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翼缘约束对波形钢腹板弹性剪切屈曲的嵌固效应

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结构工程师 2022年第6期38卷 15-22页

作者：张博珊蔚江江陈惟珍同济大学桥梁工程系上海200092

现有波形钢腹板剪切性能设计和评估公式,是基于四边简支波形板或具有某种特定翼缘的波形钢腹板工字梁分析结果提出的,不能合理反映翼缘约束对波形钢腹板剪切屈曲的嵌固效应。弹性剪切屈曲是波形钢腹板剪切性能研究的重要基础。本文采用... 详细信息

现有波形钢腹板剪切性能设计和评估公式,是基于四边简支波形板或具有某种特定翼缘的波形钢腹板工字梁分析结果提出的,不能合理反映翼缘约束对波形钢腹板剪切屈曲的嵌固效应。弹性剪切屈曲是波形钢腹板剪切性能研究的重要基础。本文采用通用有限元分析软件ANSYS,通过特征值屈曲分析,对9组四边简支波形板模型和63组波形钢腹板工字梁模型的弹性剪切屈曲行为进行模拟。分析模型按腹板波形和腹板长宽比划分为9个系列。通过对各系列模型翼缘尺寸的参数化分析,探索翼缘约束作用及其对波形钢腹板弹性剪切屈曲应力的影响规律。提出了翼缘约束程度的定量化评价参量及其对波腹板弹性剪切屈曲嵌固效应的定量化评价系数。研究结果表明,翼缘约束对波形钢腹板的弹性剪切屈曲具有嵌固效应,波腹板的弹性剪切屈曲应力高于相应的四边简支波形板。

关键词：剪切屈曲数值分析波形钢腹板嵌固效应翼缘约束

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钢-混凝土组合板的弹性整体剪切屈曲分析

东南大学学报（自然科学版） 2011年第3期41卷 622-629页

作者：吴丽丽聂建国中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

为了研究钢-混凝土组合板的弹性整体剪切屈曲性能,采用夹层板理论推导了组合板弹性屈曲方程,分析了界面剪切刚度的影响.通过在钢与混凝土之间设置假想的剪切薄层,模拟钢-混凝土组合板界面滑移效应,建立考虑滑移效应的组合板分析模型,推... 详细信息

为了研究钢-混凝土组合板的弹性整体剪切屈曲性能,采用夹层板理论推导了组合板弹性屈曲方程,分析了界面剪切刚度的影响.通过在钢与混凝土之间设置假想的剪切薄层,模拟钢-混凝土组合板界面滑移效应,建立考虑滑移效应的组合板分析模型,推导出四边简支矩形组合板在均匀受剪状态下的弹性屈曲方程,并分析了界面剪切滑移刚度对屈曲荷载的影响.通过参数分析拟合了防止完全剪力连接四边简支组合板整体屈曲所需混凝土板最小厚度的计算公式.结果表明,剪切刚度较小时,屈曲荷载增长较快;剪切刚度较大时,屈曲荷载变化缓慢并逐渐趋于稳定,与完全剪力连接组合板的屈曲值接近.该结果与有限元计算结果吻合较好.

关键词：钢-混凝土组合板整体剪切屈曲最小混凝土板厚度

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局部锈蚀影响下钢箱梁腹板剪切屈曲分析

工业建筑 2017年第4期47卷 148-151页

作者：陆森强殷超赵伟浙江交通职业技术学院桥隧工程研究所杭州311112 江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212003

为分析局部锈蚀钢箱梁腹板在纯剪荷载作用下的屈曲特性,对不同翼缘宽度、厚度、腹板宽高比和锈蚀体积损失(DOPV)影响下的腹板剪切屈曲强度进行了有限元计算,并基于工字钢梁腹板屈曲强度计算式,得到了钢箱梁腹板剪切屈曲系数计算式;提出... 详细信息

为分析局部锈蚀钢箱梁腹板在纯剪荷载作用下的屈曲特性,对不同翼缘宽度、厚度、腹板宽高比和锈蚀体积损失(DOPV)影响下的腹板剪切屈曲强度进行了有限元计算,并基于工字钢梁腹板屈曲强度计算式,得到了钢箱梁腹板剪切屈曲系数计算式;提出了能衡量钢箱梁锈蚀腹板剩余强度的系数η,拟合了局部锈蚀钢箱梁腹板剪切屈曲强度的计算式。

关键词：钢箱梁局部锈蚀剪切屈曲剩余强度

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波形钢腹板腐蚀后的剪切屈曲性能研究

波形钢腹板腐蚀后的剪切屈曲性能研究

作者：何可西南交通大学

学位级别：硕士

研究目的:波形钢腹板PC箱梁桥由于其优越的力学性能和经济性,在桥梁的建设中越来越广泛的被采用。作为金属材料,材料的腐蚀会导致波形钢腹板在服役过程中的性能与设计时相差甚远。波形钢腹板的剪切屈曲往往是设计过程中的控制因素,为了... 详细信息

研究目的:波形钢腹板PC箱梁桥由于其优越的力学性能和经济性,在桥梁的建设中越来越广泛的被采用。作为金属材料,材料的腐蚀会导致波形钢腹板在服役过程中的性能与设计时相差甚远。波形钢腹板的剪切屈曲往往是设计过程中的控制因素,为了了解材料腐蚀对波形钢腹板的剪切屈曲影响规律,本文对其腐蚀后的剪切屈曲性能进行了研究。研究方法:首先归纳比较现有的波形钢腹板局部、整体和相关剪切屈曲的强度计算公式,以及其推导过程中所采用的假定;其后通过控制腐蚀参数(包括腐蚀坑的分布、腐蚀坑直径大小、腐蚀的范围、腐蚀的深度、腐蚀的体积和腐蚀位置等)的不同,建立腐蚀后的波形钢腹板有限元模型,对不同腐蚀参数的影响规律进行了有限元分析,过程中提出了相对等效腐蚀面积的概念,相对等效腐蚀面积即腐蚀体积占总体积的比值与腐蚀深度比和腐蚀范围比两项乘积的比值;最后进行波形钢腹板的剪切屈曲承载试验,对试件四种不同的腐蚀模式下的剪切屈曲各项性能进行了探究,并将试验所得结果与有限元计算结果进行对比。研究结论:腐蚀范围、腐蚀深度和腐蚀体积是影响波形钢腹板的剪切屈曲强度的三个主要参数;总结了波形钢腹板的剪切屈曲变形和剪切屈曲强度受三个参数影响规律,并总结出与此三个参数有关的波形钢腹板剪切屈曲强度折减系数计算公式;承载试验所得剪切屈曲强度数据,验证了提出的强度折减系数计算公式的正确性。通过对波形钢腹板腐蚀后的剪切屈曲性能进行有限元与试验探究,初步掌握了它的变化规律,为同类桥梁的设计和相关研究提供了参考。

关键词：波形钢腹板剪切屈曲非线性有限元分析腐蚀参数强度折减系数

波形钢腹板箱梁腹板剪切屈曲及抗剪承载力研究

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波形钢腹板箱梁腹板剪切屈曲及抗剪承载力研究

作者：朱奇挺重庆交通大学

学位级别：硕士

波形钢腹板箱梁梁桥是一种新型桥梁形式。本文通过有限元分析计算和试验研究,解决了波形钢腹板箱梁腹板剪切屈曲及抗剪承载力计算方法中的一些问题。本文研究对象为波形钢腹板箱梁中的腹板。在研究中,完整地建立箱梁有限元模型或制作完... 详细信息

波形钢腹板箱梁梁桥是一种新型桥梁形式。本文通过有限元分析计算和试验研究,解决了波形钢腹板箱梁腹板剪切屈曲及抗剪承载力计算方法中的一些问题。本文研究对象为波形钢腹板箱梁中的腹板。在研究中,完整地建立箱梁有限元模型或制作完整箱梁试验模型来研究其腹板的剪切性能则没有必要。通过有限元计算的方法,对实际波形钢腹板箱梁结构作了一定的简化。弹性剪切屈曲强度计算是波形钢腹板研究的一个重要问题,且由于其几何外形和屈曲形式复杂,需考虑几何参数多,精度高且适用范围广的临界应力计算方法成为研究重点。在已有理论研究基础上,借助大量有限元数值模拟结果,依次分析了影响波形钢腹板局部屈曲、整体屈曲临界应力简化计算公式的几何参数,并通过数值计算结果与简化计算方法的对比和参数分析法,提出了更高精度的修正计算公式;在此基础上,进一步分析影响波板合成屈曲和临界应力的关键因素,提出了适用范围较广,综合考虑局部屈曲、整体屈曲以及合成屈曲三种屈曲模式的波板临界应力建议计算式,并给定了计算公式的合理使用范围。经算例比较表明,建议计算公式具有较好的计算精度,为研究波板抗剪承载力奠定了基础。采用试验的方法,研究波形腹板的抗剪性能。通过试验现象得到波形钢腹板几何尺寸与屈曲模态的关系;通过试验数据的处理分析,得到腹板高度上的剪应力分布情况、抗剪极限承载力以及屈曲后承载力与波形钢腹板几何尺寸的关系。探讨了目前各国规范中使用的以及各国学者研究得到的波形钢腹板抗剪承载力计算方法,并对这些常用的计算方法的适用性和局限性做了初步的讨论和分析。以已有理论为基础,结合本文以及世界各国波板抗剪承载力试验数据,通过分析研究,提出了考虑各种剪切破坏相互作用的抗剪承载力计算方法,并给出公式的适用范围。将本文提出的抗剪承载力计算方法与已有常用的几个计算方法进行对比,分析各个计算方法的适用性与局限性。收集世界各地已建波形钢腹板箱梁腹板的几何尺寸,建立非线性有限元模型。将建议公式与有限元结果进行比对,结果表明,公式精度较高。

关键词：组合箱梁桥波形钢腹板剪切屈曲抗剪强度试验研究有限元法

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复合材料帽形加筋壁板剪切屈曲性能

航空学报 2019年第8期40卷 126-136页

作者：汪厚冰林国伟韩雪冰李新祥中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室

对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)帽形加筋壁板的剪切屈曲进行了试验、理论分析和数值模拟。根据线弹性理论推导了复合材料帽形加筋壁板蒙皮的应变分布;针对复合材料帽形加筋壁板3种蒙皮板条单元截取宽度和两种边界条件,利用理论公式... 详细信息

对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)帽形加筋壁板的剪切屈曲进行了试验、理论分析和数值模拟。根据线弹性理论推导了复合材料帽形加筋壁板蒙皮的应变分布;针对复合材料帽形加筋壁板3种蒙皮板条单元截取宽度和两种边界条件,利用理论公式和半经验公式计算了加筋壁板的剪切屈曲载荷;利用特征值法和几何非线性法进行了剪切屈曲模拟分析;将得到的分析结果与试验结果进行了对比。结果表明:根据线弹性理论得到的蒙皮应变分布与试验结果一致,验证了推导结果的正确性;选择合适的边界条件和蒙皮板条单元截取宽度,利用理论公式和半经验公式可得到加筋壁板较准确的屈曲载荷;利用特征值法得到的屈曲载荷较试验屈曲载荷高,选择合适的几何初始缺陷系数利用几何非线性分析方法可模拟复合材料帽形加筋壁板在剪切载荷作用下的屈曲过程。

关键词：复合材料帽形加筋壁板剪切屈曲特征值法几何非线性初始缺陷

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各向异性矩形板的剪切屈曲分析

应用力学学报 2012年第2期29卷 220-224,244页

作者：杨端生黄炎李广利长沙理工大学长沙410114 国防科技大学长沙410073

根据各向异性矩形薄板剪切屈曲横向位移函数的微分方程建立了一般性的解析解。该一般解包括三角函数和双曲线函数组成的解,它能满足四个边为任意边界条件的问题;该一般解还包括代数多项式解,它能满足四个角的边界条件问题。因此,这一解... 详细信息

根据各向异性矩形薄板剪切屈曲横向位移函数的微分方程建立了一般性的解析解。该一般解包括三角函数和双曲线函数组成的解,它能满足四个边为任意边界条件的问题;该一般解还包括代数多项式解,它能满足四个角的边界条件问题。因此,这一解析解可用于精确地求解任意边界的各向异性矩形板的剪切屈曲问题。其中待定常数可由四边和四角的边界条件来确定,由此得出的齐次线性代数方程系数矩阵行列式等于零可以求得各阶临界载荷及其屈型。结合配点法,利用变形的对称和反对称性,以及对称迭层正方形板均可使计算更简单。以四边平夹的对称角铺设复合材料迭层板为例进行了计算和讨论。

关键词：各向异性板稳定性一般解析解法临界载荷剪切屈曲

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铝合金梁中腹板剪切屈曲的设计方法

清华大学学报（自然科学版） 2008年第6期48卷 918-921页

作者：石永久程明王元清清华大学土木工程系结构工程与振动教育部重点实验室北京100084

针对铝合金梁中可能出现的腹板剪切屈曲,通过有限元方法研究了铝合金受剪板件的稳定性。利用已有试验结果验证了有限元模型;研究了影响铝板剪切屈曲的各种因素:腹板宽厚比、加劲肋间距、材料热处理类型、梁端是否有封头肋板;并给出了铝... 详细信息

针对铝合金梁中可能出现的腹板剪切屈曲,通过有限元方法研究了铝合金受剪板件的稳定性。利用已有试验结果验证了有限元模型;研究了影响铝板剪切屈曲的各种因素:腹板宽厚比、加劲肋间距、材料热处理类型、梁端是否有封头肋板;并给出了铝板剪切屈曲的临界屈曲强度和屈曲后强度的计算方法。结果表明:该公式可以得到准确而偏于安全的结果,适用于铝合金梁受剪板件局部稳定性的设计。

关键词：铝合金板件剪切屈曲有限元临界屈曲强度屈曲后强度

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格构增强型泡沫夹层结构腹板剪切屈曲分析

工业建筑 2014年第10期44卷 40-45页

作者：洪俊青刘伟庆方海南京工业大学先进工程复合材料研究中心南京211816 南通大学建筑工程学院江苏南通226019

基于双参数地基模型,分析了格构式增强型泡沫夹层结构的腹板在纯剪作用下的弹性稳定问题,讨论了泡沫芯材的存在对夹层结构腹板剪切稳定的影响规律、该理论分析模型的适用条件,通过有限元方法验证了该模型分析结果的合理性。分析表明,泡... 详细信息

基于双参数地基模型,分析了格构式增强型泡沫夹层结构的腹板在纯剪作用下的弹性稳定问题,讨论了泡沫芯材的存在对夹层结构腹板剪切稳定的影响规律、该理论分析模型的适用条件,通过有限元方法验证了该模型分析结果的合理性。分析表明,泡沫芯材的存在可以有效提高腹板的剪切稳定性能。即使芯材弹性模量较低,其提供的剪切刚度对于腹板的稳定也有着重要意义。随着腹板高厚比和芯材弹性模量的增加,泡沫对腹板提供的法向刚度控制作用越明显。芯材厚度是该模型结果准确与否的重要前提。从工程实用的角度,腹板区格的长高比对腹板剪切稳定的影响可以忽略不计。

关键词：格构增强泡沫夹层结构剪切屈曲