论文题目: 金属蜂窝板片结构体系的理论分析及应用研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 张建林
导师: 赵才其
关键词: 金属蜂窝板,有限元,板片空间结构,纯板片箱梁体系
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 蜂窝夹层结构具有很高的比强度、比刚度、隔音、保温等优点,在航空航天结构领域应用广泛,但在土木结构中应用很少。主要原因在于两方面:首先,土木工程领域对蜂窝夹层结构的研究不多;其次,若按常规思路使用蜂窝夹层结构,其昂贵的价格也会限制它的使用。然而,东南大学空间结构及形态研究所在板片空间结构体系多年研究的基础上认为金属蜂窝板应用到板片空间结构体系中将形成高效的金属蜂窝板片结构体系。为此,本文做了以下三方面的工作。首先,总结了目前常见的金属蜂窝板的形式、成型工艺;在研究吸取正六边形蜂窝弹性参数经典理论的基础上利用能量方法、叠加原理推导了正三角形蜂窝的弹性参数,并使用有限元方法进行了验证;根据有关文献的研究结果提出了蜂窝板的设计构造建议,并提出了蜂窝板片的连接构造方式。其次,本文根据金属蜂窝板的特点,结合Reinssner理论提出更为合理的假设,并推导出控制微分方程,以及四边简支夹层板在均布荷载作用下的挠度公式。通过与Reinssner理论、Hoff理论以及有限元分析结果比较,验证了本文理论的正确性及其必要性。最后,通过工程实例分析表明,在大跨度屋盖结构中,金属蜂窝板-杆空间结构体系比常规的四角锥网架结构具有用钢量低,结构整体自重轻等优点;在轻钢结构厂房中,采用金属蜂窝纯板片箱梁体系比一般H型钢结构用钢量更低,自重更轻,具有广泛的应用前景。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 本文的主要工作
参考文献
第2章 蜂窝夹层板片的选型研究
2.1 夹层板的构造、种类
2.2 金属蜂窝板的形式及制备工艺
2.3 蜂窝芯材的弹性参数概述
2.4 基于胞元Euler梁理论及能量法正三角形蜂窝芯的弹性参数的推导
2.4.1 Y向面内拉压模量的推导
2.4.2 X向拉压弹性模量的推导
2.4.3 面内任意向拉压弹性模量及剪切模量的推导
2.4.4 面外剪切模量的推导
2.5 使用3D有限元方法对弹性模量进行验证
2.5.1 方法及原理
2.5.2 正六边形蜂窝的面内弹性参数有限元分析及验证
2.5.3 正三角形面内弹性参数理论解的验证
2.5.4 蜂窝面外剪切模量的有限元分析方法及验证
2.5.5 正三角形面外弹性参数理论解的验证
2.6 蜂窝板的破坏形式及若干构造建议
2.6.1 蜂窝板受侧压时主要破坏形态
2.6.2 蜂窝板的若干设计及构造建议
2.7 正六边形金属蜂窝板片体系的构造
2.8 本章小结及其他
参考文献
第3章 三角形蜂窝夹层板的力学分析
3.1 金属蜂窝夹层结构的静力学理论
3.1.1 基本假设
3.1.2 几何方程
3.1.3 物理方程
3.1.4 控制微分方程
3.1.5 能量方程
3.2 四边简支矩形金属蜂窝板的弯曲分析
3.2.1 控制微分方程的简化
3.2.2 边界条件代入
3.2.3 求解结果
3.3 算例分析比较
3.3.1 不同均布荷载下四种理论的最大挠度值
3.3.2 简支边边长比不同时四种理论的最大挠度值对比
3.3.3 夹芯t/l变化时四种理论的最大挠度值对比
3.3.4 本节结论
3.4 四边简支的矩形蜂窝夹层板在纵向压力作用下的稳定性
3.4.1 单向侧压作用下的稳定性
3.5 波纹型夹层板
3.6 简化设计公式的思路
3.7 本章小结及其他
参考文献
第4章 金属蜂窝板片体系的应用研究
4.1 结构型式
4.2 四角锥金属蜂窝板—杆空间结构体系的应用研究
4.2.1 结构简介
4.2.2 荷载条件
4.2.3 静力计算比较
4.3 金属蜂窝板片拼接箱梁体系在工业厂房中的应用研究
4.3.1 结构简介
4.3.2 荷载工况
4.3.3 计算结果及比较
4.4 本章总结
参考文献
第5章 全文总结及展望
致谢
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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