碳纤维增强有残余应力压弯构件弹塑性失稳分析

论文摘要

压弯构件弹塑性屈曲问题是一个比较古老的研究问题。考虑残余应力的影响也曾有很多学者进行了深入研究,但多停留在有限元数值解法上。最近几年,复合材料增强加固方法已引起越来越多研究者的兴趣,大量的数值和实验分析已产生许多研究成果,但多集中在钢筋混凝土结构的研究上,复合材料增强加固钢结构的研究相对较少,尤其是对构件的抗屈曲的增强研究,由于数学求解上的困难,理论上的研究更是微乎其微。然而,我们都知道理论解可以对屈曲问题的实质进行更加深入的研究。双轴对称压弯构件其横截面均可能会在单边或双边出现塑性区,为此本文将考虑残余应力的影响按两端简支情形分别对这两种情况进行讨论。综上所述,具体研究工作如下:1.根据计算压弯构件弹塑性失稳的Je(?)ek法,从理论上推导出了在轴压和弯矩共同作用下考虑残余应力影响拉压侧粘贴碳纤维片材后矩形截面柱绕强轴失稳时极限荷载的计算公式。2.考虑解析公式的复杂性导致直接求解的困难,本文采用图解法,通过自编的FORTRAN程序,完成了解析解的求解。3.通过ANSYS分析,验证该解析解的正确性。4.本文为压弯构件弹塑性失稳基础理论研究提供了一个新的方法,通过得到的在轴压和弯矩共同作用下考虑残余应力影响拉压侧粘贴碳纤维片材后矩形截面柱绕强轴失稳时极限荷载的解析解,分析了残余应力大小对压弯构件极限承载力、弹性核高度、中点挠度的影响,特别注重了粘贴碳纤维对构件极限承载力增强作用的讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 钢结构压弯构件失稳分析在国内外的发展及现状
• 1.3 碳纤维增强复合材料应用在国内外的发展及现状
• 1.4 残余应力介绍
• 1.5 本文主要的工作与研究内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 钢结构压弯构件稳定性基本理论
• 2.1 钢结构稳定性的基本概念
• 2.2 Je（?）ek法求解钢结构压弯构件弹塑性失稳解析解
• 2.3 本章小结
• 第3章 碳纤维增强有残余应力压弯构件弹塑性失稳公式
• 3.1 仅受压侧出现塑性区的弹塑性失稳公式
• 3.2 受压、受拉侧均出现塑性区的弹塑性失稳公式
• 3.3 Mathematica软件验证公式推导正确性
• 3.3.1 Mathematica软件介绍
• 3.3.2 Mathematica软件验证公式推导正确性
• 3.4 本章小结
• 第4章 碳纤维增强有残余应力压弯构件弹塑性失稳公式求解方法
• 4.1 FORTRAN语言简介
• 4.2 碳纤维增强有残余应力压弯构件弹塑性失稳公式的求解方法
• 4.2.1 求解仅受压侧出现塑性区的弹塑性失稳公式
• 4.2.2 求解受压、受拉侧均出现塑性区的弹塑性失稳公式
• 4.2.3 公式适用条件
• 4.2.4 对公式计算结果的分析与讨论
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于ANSYS的有限元数值模拟
• 5.1 ANSYS软件简介
• 5.2 有限元模型建立
• 5.2.1 单元介绍
• 5.2.2 模型建立
• 5.3 极限荷载的求解
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 附录A FORTRAN程序
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历