薄壁钢梁弯扭屈曲理论的分析和探讨

论文摘要

本文综合运用理论分析、数值模拟等方法研究了薄壁钢梁的弯扭屈曲问题。就国内现有的薄壁钢梁弯扭失稳理论进行了分析，从薄壁杆件的一般理论出发，推导出荷载过截面弯心并与主轴平行的受弯钢梁的临界弯矩公式。利用ANSYS有限元程序，建立了壳元模型，近似模拟钢梁侧扭失稳。按钢梁跨度、荷载作用形式、荷载作用点的不同、计算了钢梁的临界弯矩数值，将有限元计算结果与理论分析的结果进行了比较，可对简支钢梁稳定承载力计算公式中无量纲参数C1，C2，C3的取值适当调整，供工程设计参考。从薄壁杆件一般理论出发，推导出荷载偏离截面弯心但与主轴平行的受弯钢梁的临界弯矩公式。该理论解与有限元结果符合较好。并与我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、美国《冷弯薄壁型钢设计规范》（AISI96）的相应公式进行了比较验证。表明我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）的结果最为保守。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 选题的目的和意义
• 1.1.2 研究的基本假设
• 1.2 稳定性概念及其经典方法
• 1.2.1 稳定性概念
• 1.2.2 稳定问题的计算方法
• 1.2.3 稳定计算的近似分析方法
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内基于能量变分原理的弹性理论研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文所做的工作
• 第2章 薄壁钢梁弯扭失稳理论探讨
• 2.1 引言
• 2.2 方法一
• 2.3 方法二
• 2.4 方法三
• 2.5 新建议
• 2.6 本章小结
• 第3章 有限元分析及设计建议
• 3.1 引言
• 3.2 有限元软件 ANSYS的简介
• 3.2.1 前处理模块
• 3.2.2 求解模块
• 3.2.3 后处理模块
• 3.2.4 本文所用的结构分析模块简介
• 3.3 有限元分析
• 3.3.1 有限元模型的建立
• 3.3.2 材料参数的选取
• 3.3.3 单元划分情况
• 3.3.4 边界条件的处理
• 3.4 ANSYS计算结果和钢梁理论结果的对比
• 3.4.1 钢梁的基本参数
• 3.4.2 ANSYS计算结果和钢梁理论结果的比较
• 3.5 对比结果的分析
• 3.6 设计建议
• 3.7 本章小结
• 第4章 荷载偏离弯心受弯钢梁的临界弯矩
• 4.1 引言
• 4.2 理论推导
• 4.3 与 ANSYS理论的验证
• 4.3.1 有限元模型单元的选取
• 4.3.2 材料参数的选取
• 4.3.3 单元划分情况
• 4.3.4 边界条件的处理
• 4.3.5 理论解与 ANSYS解的对比
• 4.4 与规范理论的验证
• 4.4.1 与我国冷弯薄壁钢结构技术规范（GB50018-2002）的对比
• 4.4.2 与美国冷弯薄壁型钢设计规范（AISI）的对比
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢