开口和闭口截面薄壁梁约束扭转效应对比分析

作     者：杜磊磊 张元海 

作者机构：兰州交通大学土木工程学院 

出 版 物：《计算力学学报》 (Chinese Journal of Computational Mechanics)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52368020 51968040) 

主　　题：薄壁梁 开口截面 闭口截面 约束扭转 翘曲应力 

摘      要：为了对比分析开口和闭口截面薄壁梁的约束扭转效应，本文基于薄壁杆件约束扭转理论给出了开口截面梁的约束扭转几何特性实用公式，并建立了开口和闭口截面简支梁和悬臂梁的约束扭转广义内力和位移的初参数解。选取闭口截面薄壁箱梁算例，在其底板中心虚构切口形成开口截面梁，详细对比分析两类薄壁梁的约束扭转广义内力、位移及应力。结果表明：开口截面的主扇性惯性矩约为闭口截面的19倍；开口截面简支梁跨中扭转角约为闭口截面梁的4倍；开口截面薄壁梁的广义内力(绝对值)大于闭口截面薄壁梁，开口截面简支梁跨中双力矩约为闭口截面简支梁的27倍，翘曲扭矩约为后者的3倍；开口截面梁的翘曲应力显著大于闭口截面梁。