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双轴对称工字形截面悬臂外伸梁整体稳定性研究

作　者: 谢承利
导　师: 陈浩军
学　校: 长沙理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 悬臂外伸梁整体稳定性能临界弯矩推导
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 68次
引　用: 2次
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内容摘要

关于悬臂外伸梁整体稳定性能的研究,国内外的理论和试验数据存在明显不足,各类钢结构规范也都没有给出具体的计算方法和建议,从而影响其实际应用。由此,本文主要运用伽辽金法对双轴对称工字形截面悬臂外伸梁的整体稳定临界弯矩及整体稳定系数进行推导,辅以ANSYS模拟验证,并对多种因素对整体稳定性能的影响进行综合分析。主要的研究内容包括:1、通过对双轴对称工字形悬臂外伸梁的整体稳定性能进行理论推导,得到横向荷载作用于形心时的临界荷载及临界弯矩表达通式,并给出四种不同荷载作用形式下通式中的系数取值,同时推导了公式相对应的适用范围。在此基础上,推导出整体稳定系数?b及等效弯矩系数βb的建议公式。2、根据与ANSYS有限元分析结果的对比,对于悬伸梁的简支段,当最大弯矩截面出现在简支段跨间时,由作者推导公式算得的临界弯矩值以及按简支梁简化计算的结果,两者与ANSYS有限元分析结果吻合较好,表明ANSYS有限元壳元模型能较好反映薄壁钢梁的失稳行为,以及在一定条件下悬伸梁简支段的临界弯矩可以按简支梁简化计算,但是按本文推导的结果误差更小,且略小于简支梁计算值,结果偏安全;对于外伸段,ANSYS有限元模拟结果与本文公式结果比较接近,而与相同条件的悬臂梁的计算结果悬殊,说明笔者所推临界弯矩式更能反映悬伸梁外伸段的整体稳定性,在相关分析研究时不能直接采用悬臂梁进行。3、利用数值计算与理论推导结果,综合分析悬伸长度比g、荷载作用形式、荷载作用高度、加载比例系数γ、扭转刚度系数K及简支跨跨度对悬伸梁整体稳定性的影响。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-21
  1.1 研究背景、目的及意义  9-11
  1.2 构件屈曲模式的分类  11-14
  1.3 研究现状  14-19
    1.3.1 国外研究现状  14-16
    1.3.2 国内研究现状  16-19
  1.4 本课题研究方法和内容  19-21
第二章悬臂外伸梁临界弯矩  21-34
  2.1 弹性稳定的基本概念  21-22
    2.1.1 平衡状态方程  21
    2.1.2 稳定判别的基本准则  21-22
    2.1.3 屈曲分析  22
  2.2 伽辽金法  22-23
    2.2.1 概述  22-23
    2.2.2 伽辽金法的基本原理  23
  2.3 悬臂外伸梁临界弯矩推导  23-33
    2.3.1 平衡微分方程  24-26
    2.3.2 位移函数设定  26-27
    2.3.3 临界弯矩推导  27-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章悬臂外伸梁整体稳定性有限元分析  34-43
  3.1 概述  34-35
  3.2 分析模型建立  35-38
    3.2.1 定义单元类型  36
    3.2.2 定义材料特性  36-37
    3.2.3 建立几何模型  37-38
    3.2.4 加劲肋的设置  38
  3.3 单元网格划分  38-40
  3.4 约束和荷载施加  40
    3.4.1 约束条件  40
    3.4.2 荷载施加  40
  3.5 分析类型和分析选项的确定并求解  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章整体稳定性影响因素分析  43-66
  4.1 引言  43
  4.2 简支段整体稳定性探讨  43-56
    4.2.1 简支段临界弯矩简化计算  43-50
    4.2.2 悬伸梁简支段与简支梁整体稳定性分析比较  50-51
    4.2.3 简支段整体稳定影响因素分析  51-56
  4.3 外伸段整体稳定性探讨  56-62
    4.3.1 横向荷载作用下悬臂梁临界弯矩推导  56-58
    4.3.2 临界弯矩比较分析  58-60
    4.3.3 外伸段整体稳定性影响因素分析  60-62
  4.4 悬伸梁临界弯矩式选用原则  62-65
    4.4.1 公式的适用范围  62
    4.4.2 整体稳定系数Φ_b 及等效弯矩系数β_b 的推导  62-65
  4.5 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附录攻读硕士期间公开发表论文  73

双轴对称工字形截面悬臂外伸梁整体稳定性研究

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