圆孔蜂窝梁滞回性能及破坏模式分析

论文摘要

蜂窝(腹板开孔)钢梁是一种截面形式合理、抗弯刚度大、承载能力高、经济效益建筑的新型钢结构构件。目前我国对该类结构研究主要是在承载力和稳定等问题,在滞回分析方面的研究甚少。本文在已研究的基础上,运用有限元软件ANSYS对蜂窝梁在低周反复荷载作用下的滞回性能和破坏模式给予了系统研究,主要内容如下:(1)介绍蜂窝梁的制作过程,并通过相似比得出模型和原型各物理量的关系。(2)对跨高比D=10、12、14、16、18圆孔蜂窝梁在低周反复跨中集中荷载、跨内两集中荷载、全跨均布荷载作用下进行了系统的研究,并讨论不同跨高比的圆孔蜂窝梁在这三种加载方式下的滞回曲线以及骨架曲线。通过对初始刚度指标、承载力指标、位移延性指标、能量耗散系数指标的分析,得出当跨高比D=14时,滞回曲线最饱满,延性系数以及耗能系数最大,具有较好的耗能能力,以及随跨高比的增大,圆孔蜂窝梁的承载能力和初始刚度逐渐减小。(3)对跨高比D=10、12、14、16、18的圆孔蜂窝梁在低周反复跨中集中荷载、跨内两集中荷载、全跨均布荷载作用下Von Mises应力分布的研究,讨论了不同跨高比和不同荷载作用形式的蜂窝梁的破坏模式,得到跨高比D等于14的圆孔蜂窝梁在反复荷载作用下的受力性能最佳以及各圆孔蜂窝梁的圆孔边缘有应力集中现象,均由圆孔边缘处出现塑性铰引起梁破坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 蜂窝梁
• 1.2 蜂窝梁的应用及现状
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 蜂窝梁模型设计与制作
• 2.1 蜂窝梁模型
• 2.1.1 圆形孔的蜂窝梁制作方法
• 2.1.2 正六边形孔的蜂窝梁制作方法
• 2.2 蜂窝梁参数的取值
• 2.3 相似基本概念
• 2.3.1 几何相似
• 2.3.2 相似指标
• 2.3.3 物理过程的相似
• 2.4 不同荷载作用下的相似关系
• 2.4.1 集中荷载作用下的相似关系
• 2.4.2 跨内均布面荷载作用下的相似关系
• 2.4.3 两个集中荷载作用下的相似关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 圆孔蜂窝梁在低周反复荷载作用下的滞回性能
• 3.1 钢材的应力-应变关系
• 3.2 基本假定
• 3.3 有限元模型
• 3.3.1 单元类型的选取
• 3.3.2 有限元模型建立
• 3.3.3 边界约束
• 3.3.4 加载制度
• 3.3.5 构件分析类型
• 3.4 圆孔蜂窝梁的抗震性能评价指标
• 3.4.1 滞回曲线
• 3.4.2 耗能能力
• 3.4.3 骨架曲线
• 3.4.4 位移延性系数
• 3.5 高跨比D 对圆孔蜂窝梁的滞回性能影响
• 3.5.1 低周反复跨中集中荷载作用下的滞回性能
• 3.5.2 低周反复跨内两个集中荷载作用下滞回性能
• 3.5.3 低周反复均布荷载作用下滞回性能
• 3.6 本章小结
• 第4章 圆孔蜂窝梁在低周反复荷载作用下受力破坏模式
• 4.1 规定描述语言
• 4.2 低周反复跨中集中力作用下的破坏模式
• 4.2.1 D=10 的破坏模式
• 4.2.2 D=12 的破坏模式
• 4.2.3 D=14 的破坏模式
• 4.2.4 D=16 的破坏模式
• 4.2.5 D=18 的破坏模式
• 4.3 低周反复跨内两集中力作用下圆孔蜂窝梁的受力破坏模式
• 4.3.1 D=10 的破坏模式
• 4.3.2 D=12 的破坏模式
• 4.3.3 D=14 的破坏模式
• 4.3.4 D=16 的破坏模式
• 4.3.5 D=18 的破坏模式
• 4.4 低周反复全跨均布荷载作用下圆孔蜂窝梁的受力破坏模式
• 4.4.1 D=10 的破坏模式
• 4.4.2 D=12 的破坏模式
• 4.4.3 D=14 的破坏模式
• 4.4.4 D=16 的破坏模式
• 4.4.5 D=18 的破坏模式
• 4.5 本章小结
• 结论
• 主要结论
• 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果