冷弯薄壁卷边槽钢梁的弹性局部屈曲与畸变屈曲性能分析研究

论文摘要

局部屈曲和畸变屈曲是冷弯薄壁开口截面重要的屈曲模式。与单板分析不同，屈曲分析时应该考虑截面板件的板组相关作用。在单板屈曲理论的基础上，冷弯薄壁型钢规范GB50018-2002对部分加劲板件的卷边加劲尺寸进行了规定。除此之外，规范采用了统一的方法考虑截面板件的相关作用，忽视了不同受力条件下板组相关屈曲问题的差别。为了对受弯截面的相关屈曲特性进行分析，本文主要对普通冷弯薄壁卷边槽钢梁考虑板组效应时的弹性局部屈曲、畸变屈曲性能进行了研究，内容如下：（1）对弹性局部屈曲、畸变屈曲的几种分析方法进行了简要介绍，分析了各种方法的特点；（2）建立有限条分析模型，编制了弹性屈曲有限条分析程序；（3）利用有限条程序分析了构件长度及截面板件尺寸大小（h／b、b／t和a／b）对截面局部、畸变屈曲特性的影响，得到了截面不发生畸变屈曲时的卷边尺寸大小；（4）根据有限条参数分析结果，给出了截面局部屈曲、畸变屈曲系数的建议值和简化计算公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 冷弯薄壁型钢及其屈曲模式
• 1.2 卷边槽钢的局部屈曲和畸变屈曲
• 1.3 弹性屈曲临界问题研究的意义
• 1.4 国内外研究进展情况
• 1.5 本文拟解决的问题及分析方法
• 2 弹性局部屈曲、畸变屈曲临界问题的分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 屈曲问题传统的解析法
• 2.3 屈曲问题的半解析简化模型计算法
• 2.4 纯弯卷边槽钢畸变屈曲的简化模型分析法
• 2.4.1 Hancock的简化分析方法
• 2.4.2 Schafer的简化分析方法
• 2.5 有限条法（FSM）
• 2.6 有限单元法（FEM）
• 2.4 广义梁理论（GBT）
• 2.8 小结
• 3 卷边槽钢弹性局部屈曲、畸变屈曲分析的有限条理论
• 3.1 引言
• 3.2 有限条分析模型的建立
• 3.3 壳条位移函数的选取
• 3.4 壳条的初始刚度矩阵
• 3.4.1 壳条的初始刚度矩阵的特点
• 3.4.2 壳条的平面内刚度矩阵
• 3.4.3 壳条的平面外刚度矩阵
• 3.5 壳条的几何刚度矩阵
• 3.6 坐标变换
• 3.7 整体刚度矩阵的建立及屈曲问题的求解
• 3.7.1 总体刚度矩阵的集成
• 3.7.2 特征方程的求解
• 3.8 分析计算框图和精度检验
• 3.8.1 分析计算框图
• 3.8.2 精度检验
• 3.9 小结
• 4 卷边槽钢梁的弹性局部屈曲、畸变屈曲性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 卷边槽钢弹性局部、畸变屈曲的特点
• 4.2.1 构件实际长度对弹性屈曲的影响
• 4.2.2 卷边尺寸大小对弹性屈曲的影响
• 4.3 纯弯卷边槽钢受压翼缘的屈曲系数
• 4.4 按临界屈曲准则确定的卷边加劲尺寸限值
• 4.5 受压翼缘弹性局部屈曲系数的建议值
• 4.5.1 翼缘自由端完全简支时的屈曲系数
• 4.5.2 受压翼缘弹性局部屈曲系数建议取值及简化计算公式
• 4.5.3 精度检验
• 4.6 受压翼缘弹性畸变屈曲系数的简化计算公式
• 4.6.1 引言
• 4.6.2 屈曲系数与a/b的关系
• 4.6.3 线性公式斜率A、截距B与h/b的关系
• 4.6.4 二次多项式系数与b/t的关系
• 4.6.5 受弯卷边槽钢畸变屈曲系数简化计算公式
• 4.6.6 精度检验
• 4.7 小结
• 5 结语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间参与研究项目及研究成果
• 附录
• 附录1 h/b=2.00～3.50时，不同b/t所对应的屈曲系数k-a/b关系曲线
• 附录2 b/t=35～80时，不同h/b所对应的屈曲系数k-a/b关系曲线
• 附录3 b/t=35～80时，不同h/b所对应的畸变屈曲系数线性拟合结果