检索结果-南通市图书馆

多个集中荷载作用下工字形截面简支钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

工程力学 2024年

作者：张润雅刘占科兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州大学土木工程与力学学院

为拓展工字形截面简支钢梁弯扭屈曲临界弯矩计算的荷载工况，降低复合荷载作用下临界弯矩的计算难度，本文首先推导了基于轴压构件整体稳定临界荷载的临界弯矩计算式和矩阵形式的复合弯矩系数计算式。继而针对简支钢梁弯扭屈曲的临界弯... 详细信息

为拓展工字形截面简支钢梁弯扭屈曲临界弯矩计算的荷载工况，降低复合荷载作用下临界弯矩的计算难度，本文首先推导了基于轴压构件整体稳定临界荷载的临界弯矩计算式和矩阵形式的复合弯矩系数计算式。继而针对简支钢梁弯扭屈曲的临界弯矩计算，推导了单个任意位置集中荷载作用下的“3C”系数的表达式，两个任意位置集中荷载作用下的相关系数和复合弯矩系数的表达式，以及n个等间距集中荷载作用下的复合弯矩系数；最后采用理论分析和有限元软件LTBeamN验证了本文的推导结果。研究表明，简支钢梁上作用任意位置单个集中荷载、任意位置两个集中荷载以及n个等间距集中荷载的临界弯矩计算式均具有较高精度；对于简支钢梁上作用荷载数量较多的荷载工况，基于矩阵形式的复合弯矩系数计算式进行推导或计算，可大大减小复合弯矩系数的计算难度。

关键词：钢梁弯扭屈曲多个集中荷载临界弯矩矩阵形式的复合弯矩系数公式等效效果

UHPC预应力双T梁组合扭转、弯扭屈曲、振动理论与有限元验证

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

UHPC预应力双T梁组合扭转、弯扭屈曲、振动理论与有限元验证

作者：江杨安徽建筑大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete)简称UHPC,较于传统混凝土有着超高的强度、优异的受压性能、受拉性能,因此,不少国内外学者对UHPC梁的各种特性展开理论和试验研究。大多数集中于箱形截面、工字形、T形截面梁承载力、... 详细信息

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete)简称UHPC,较于传统混凝土有着超高的强度、优异的受压性能、受拉性能,因此,不少国内外学者对UHPC梁的各种特性展开理论和试验研究。大多数集中于箱形截面、工字形、T形截面梁承载力、受压、受拉性能等研究,而对于开口构件的双T薄壁截面的扭转、振动、弯扭屈曲研究较少。为了促进预应力UHPC双T薄壁截面梁在大跨度桥梁中的使用,本文基于张文福教授提出的“板-梁理论”对UHPC双T薄壁截面梁的组合扭转、振动、弯扭屈曲以及施加不同大小预应力对梁的组合扭转、弯扭屈曲方面展开理论研究。同时,利用ANSYS有限元软件,建立双T薄壁截面梁模型进行静力求解分析、振动分析、屈曲分析,并和理论解对比进行验证。本文主要内容如下:(1)基于“板-梁理论”推导了双T薄壁梁的组合扭转应变能、荷载势能、总势能方程,利用双T薄壁梁上翼缘和腹板交接处的位移相等的关系和整个截面无外力作用的内力平衡关系推导出截面的剪心位置;同时,求出了截面的翘曲刚度、自由扭转刚度,在依据能量变分模型推导出组合扭转的微分方程以及悬臂梁和简支梁的边界条件,求解出悬臂梁端部扭矩的扭转角公式解析解和简支梁跨中扭矩的扭转角公式。最后通过ANSYS有限元软件建立模型进行静力求解,提取截面最大转角与理论进行对比。(2)基于“板-梁理论”推导了双T薄壁梁的扭转振动的动能,得到截面扭转的总动能和总势能方程。根据简支边界条件,求解出任意阶双T截面梁的自由扭转频率;并建立相应的ANSYS有限元模型进行模态求解与理论解验证,并在有限元中输出相应的振型图,从而验证“板-梁理论”的正确性。(3)对预应力作用下双T薄壁截面的扭转角进行研究,推导出了预应力筋的应变能、总势能方程,求解出简支条件下跨中扭矩预应力双T薄壁截面的扭转角公式;建立ANSYS有限元模型进行分析与理论解析解进行对比,从而验证“板-梁理论”的正确性。(4)对预应力作用下双T薄壁梁的弯扭屈曲进行研究,推导了双T薄壁梁弯曲应变能、绕弱轴抗弯刚度、施加预应力时的初应力势能、截面不对称系数、总势能方程。依据能量变分原理,给出了双T薄壁梁弯扭屈曲时的微分方程,求解出简支条件下,在截面两端施加弯矩的临界弯矩公式,并建立ANSYS有限元模型提取屈曲模态与理论解进行对比,从而验证““板-梁理论”的正确性。

关键词：板-梁理论 UHPC双T梁组合扭转弯扭屈曲扭转振动

基于板-梁理论的三角形截面梁扭转与弯扭屈曲理论研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于板-梁理论的三角形截面梁扭转与弯扭屈曲理论研究

作者：方强安徽建筑大学

学位级别：硕士

在闭口截面中,大多数研究者都侧重于箱型截面,且研究方向主要集中在轴压、偏压的受力状态的试验研究和有限元分析,很少有扭转和弯矩屈曲的理论研究,而对于三角形截面的研究就更少。为了使三角形截面构件在实际工程中得到方便计算和使用... 详细信息

在闭口截面中,大多数研究者都侧重于箱型截面,且研究方向主要集中在轴压、偏压的受力状态的试验研究和有限元分析,很少有扭转和弯矩屈曲的理论研究,而对于三角形截面的研究就更少。为了使三角形截面构件在实际工程中得到方便计算和使用,本文基于张文福教授的“板-梁理论”,对一般闭口的三角形截面、开闭口混合的耳板三角形截面和不同材料的三角形钢管混凝土截面梁进行了扭转和弯曲屈曲的理论研究。利用有限元软件建立相应的模型进行验证。对于一般的闭口三角形截面特性与经典的薄壁理论推导截面特性进行对比。本文主要研究内容有:(1)基于“板-梁理论”,对三种截面悬臂梁在受扭作用下的理论分析和研究。求解了三角形截面的自由扭转刚度和约束扭转刚度,并与经典薄壁理论的自由扭转刚度和约束扭转刚度进行对比,且得到悬臂梁扭转的总应变能;再依据能量变分模型和微分方程模型求得出自由端受扭转作用的悬臂梁转角公式。建立相应的有限元模型并求解,利用转角公式与有限元解进行对比验证“板-梁理论”的正确性。(2)基于“板-梁理论”,对三种截面简支梁在受弯作用下的理论分析和研究。推导出三角形截面的自由扭转刚度、抗弯刚度和约束扭转刚度;再依据能量变分模型和微分方程模型求得出纯弯下简支梁弯扭屈曲临界弯矩公式。建立相应的有限元模型并求解有限元解,与临界弯矩公式对比验证“板-梁理论”的正确性。

关键词：三角形截面板-梁理论扭转弯扭屈曲钢管混凝土混合截面

矩形管翼缘曲线组合梁弹塑性弯扭屈曲性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

矩形管翼缘曲线组合梁弹塑性弯扭屈曲性能研究

作者：毛一波山东建筑大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁桥具有突出的技术经济性能优势,良好的社会和环境效益,符合绿色环保低碳的理念,在我国交通建设过程中得到大力发展,在现代交通体系中,曲线钢-混凝土组合梁桥应用日趋广泛。钢-混凝土组合梁在形成组合截面之前,由钢梁直... 详细信息

钢-混凝土组合梁桥具有突出的技术经济性能优势,良好的社会和环境效益,符合绿色环保低碳的理念,在我国交通建设过程中得到大力发展,在现代交通体系中,曲线钢-混凝土组合梁桥应用日趋广泛。钢-混凝土组合梁在形成组合截面之前,由钢梁直接承受荷载,曲线梁整体质心与支座连线不共线,在竖向荷载作用下具有典型的弯扭耦合受力特征,会加剧其弯扭屈曲破坏风险,因此对曲线组合梁钢梁截面扭转刚度提出极高的要求。普通工字形曲线钢梁在不设临时支承的情况下,通常难以抵抗其自身重量,在架设过程中容易失稳,箱形曲线钢梁自重大,施工不便,荷载作用下具有明显的截面畸变效应。而管翼缘曲线组合梁比工字形曲线钢梁具有更大的扭转刚度和强度,施工过程中产生更小的变形和应力,且重量小于箱形曲线钢梁,便于架设,更适用于曲线梁桥系统中。目前关于管翼缘曲线组合梁力学性能研究多采用数值分析方法,对其弯扭屈曲破坏机理尚不明确,为此对管翼缘曲线梁破坏机理及力学响应特征进行系统研究尤其重要,具有实际意义和价值,有利于推进管翼缘曲线梁桥建设。本文采用试验研究和有限元模拟相结合的方法,研究了上翼缘为矩形钢管混凝土下翼缘为平板的矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲性能。开展了跨中集中荷载作用下3根简支矩形管翼缘曲线组合梁(CRTFG)以及1根简支工字形曲线钢梁(CIPFG)弯扭屈曲破坏试验。建立了经试验结果验证的CRTFG有限元模型,使用该有限元模型对CRTFG进行了参数分析,分析了翼缘几何尺寸以及材料强度对CRTFG弯扭屈曲性能的影响。扩展计算了圆心角在0.05～0.4 rad范围内CRTFG弯扭屈曲极限承载力,提出了改进的CRTFG弯扭屈曲极限承载力计算公式,并用试验及有限元结果验证了其适用性。研究得到以下结论:(1)本文设计了一套简单有效用于CRTFG弯扭屈曲性能试验的加载方案及支承装置,通过试验得到了CRTFG典型的弯扭屈曲破坏特征:CRTFG在加载初期就会同时产生竖向、侧向位移和截面扭转,侧向和扭转变形导致竖向荷载产生二阶扭转效应,进一步加剧CRTFG弯扭屈曲变形,最终较大的弯扭屈曲变形使得承载力开始下降,表明CRTFG发生弯扭屈曲破坏;(2)曲率半径越小的CRTFG越早进入弹塑性工作阶段,且弹塑性工作阶段相对于整个加载阶段越短,相同曲率半径的CRTFG与CIPFG弹塑性工作阶段相对于整个加载阶段长度相同,但CIPFG开始进入弹塑性阶段要远早于CRTFG,且极限荷载也远小于CRTFG;(3)参数分析结果表明,适当增加矩形管翼缘高度是提高CRTFG弯扭屈曲极限承载力较为经济的一种方式,相比于钢管内填混凝土强度变化,钢材屈服强度变化对CRTFG弯扭屈曲极限承载力影响效果更为显著;(4)本文提出跨中集中荷载作用下简支CRTFG弯扭屈曲极限承载力改进计算公式,可适用于圆心角在0.05～0.4 rad范围内CRTFG弯扭屈曲极限承载力的计算。

关键词：曲线梁桥矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验研究极限承载力

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多钢种混用波纹腹板柱弯扭屈曲性能研究

多钢种混用波纹腹板柱弯扭屈曲性能研究

作者：谷睿鹏河北工程大学

学位级别：硕士

较之于平腹板,波纹腹板构件的面外刚度与扭转刚度大大提高,能有效地增强弯矩作用平面外稳定承载力。多钢种混用构件的翼缘钢材强度得到提升,可充分发挥翼缘抵抗弯矩和轴心力,承受轴向应力的特点。考虑腹板波折、翼缘高强的优势,近期对... 详细信息

较之于平腹板,波纹腹板构件的面外刚度与扭转刚度大大提高,能有效地增强弯矩作用平面外稳定承载力。多钢种混用构件的翼缘钢材强度得到提升,可充分发挥翼缘抵抗弯矩和轴心力,承受轴向应力的特点。考虑腹板波折、翼缘高强的优势,近期对多钢种混用波纹腹板梁有一定研究,但对应用更加广泛,承受压弯荷载为主的多钢种混用波纹腹板柱却鲜有研究。实际工程中,由于建筑功能等原因常不便设置侧向支承,在达到平面内失稳的极限荷载之前,可能由于侧向刚度不足而发生侧向弯曲和扭转,即平面外弯扭失稳。由此,本文结合数值模拟和相关理论,具体研究了多钢种混用波纹腹板柱的侧向弯扭屈曲性能。得出结论如下:（1）同时考虑几何及材料非线性等因素的影响,建立了单钢种平腹板柱、单钢种波纹腹板柱、多钢种混用平腹板柱及多钢种混用波纹腹板柱有限元模型,并利用已有试验数据进行验证。结果表明,本文所建立的多钢种混用波纹腹板柱模型具有一定的准确性和合理性。（2）对上述四种柱进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,并分别对比四种柱的承载力及用钢量。结果表明,相较于前三种柱,本文提出的多钢种混用波纹腹板柱在保证承载能力的前提下可降低一定的用钢量。（3）通过数值模拟对多钢种混用波纹腹板柱弯矩作用平面外弯扭屈曲性能进行研究。完成了195组弯扭屈曲的有限元算例分析,并探究了翼缘宽厚比、腹板高厚比、柱长细比、翼缘钢材屈服强度及荷载相对偏心率等参数对弯扭屈曲性能的影响。结果表明,翼缘宽厚比和腹板高厚比对无量纲极限承载力的影响较小,而柱长细比、翼缘钢材屈服强度及荷载相对偏心率均有较大影响。（4）结合国内外相关规范规程及学者研究,充分考虑上述五种参数的影响,进行差值系数公式拟合,提出多钢种混用波纹腹板柱弯扭屈曲整体稳定性建议计算公式,并将公式计算结果与有限元结果进行对比。结果表明,二者吻合较好,此建议公式可用于计算多钢种混用波纹腹板柱弯扭屈曲整体稳定性。

关键词：多钢种混用波纹腹板柱弯扭屈曲极限承载力建议计算公式

基于板—梁理论的薄壁箱梁扭转与弯扭屈曲理论研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于板—梁理论的薄壁箱梁扭转与弯扭屈曲理论研究

作者：吴宇安徽建筑大学

学位级别：硕士

薄壁箱形截面梁不仅具有薄壁构件自重轻材料利用率高的优点,还有较大的侧向刚度和抗扭刚度,因此被广泛应用于现代建筑特别是桥梁工程中。薄壁箱梁的扭转问题复杂的力学问题,时至今日闭口薄壁构件的约束扭转理论还在不断地完善和发展中... 详细信息

薄壁箱形截面梁不仅具有薄壁构件自重轻材料利用率高的优点,还有较大的侧向刚度和抗扭刚度,因此被广泛应用于现代建筑特别是桥梁工程中。薄壁箱梁的扭转问题复杂的力学问题,时至今日闭口薄壁构件的约束扭转理论还在不断地完善和发展中。计算薄壁箱梁扭转问题的传统方法是分别运用Bredt自由扭转理论和Wumanski约束扭转理论再进行简单的叠加,其中Wumanski约束扭转理论使用了Vlasov扇形面积定律,使得实际的计算工作十分麻烦,且扇性坐标的概念也限定了该理论仅适合单一材料组成的构件。而本文基于“板-梁理论”,即由Kirchhoff薄板和Timoshenko梁力学模型所建立的一套新的薄壁箱梁组合扭转理论,定量地描述了薄壁箱梁的自由扭转、约束扭转、次剪力流扭转和次翘曲扭转现象,其中位移、应力应变在同一个理论框架下完成,得到了扭转刚度,完成了扭转角及弯扭屈曲临界弯矩的计算。最后经过ANSYS有限元分析软件的模拟,验证了理论解析解的正确性。因此,本文的研究不仅有利于人们基于经典板壳梁理论和方法认识薄壁箱梁扭转和屈曲机理,也对深入开展薄壁箱梁扭转与弯扭屈曲理论研究及应用具有重要的理论价值。本文分别对单轴对称薄壁箱梁以及带悬臂板的薄壁箱梁的组合扭转和弯扭屈曲进行了理论研究,具体内容如下:(1)以板-梁理论为基础,建立了薄壁箱梁组合扭转问题的能量变分模型,推导了箱梁组合扭转的总应变能方程,得到了薄壁箱梁截面的自由扭转刚度和约束扭转刚度表达式。建立了悬臂薄壁箱梁在端部集中扭矩作用下组合扭转的微分方程模型,给出悬臂梁受端部集中扭矩的最大扭转角的理论解析解。运用ANSYS有限元分析软件分别对截面为单轴对称箱形和带悬臂板的箱形的悬臂钢梁在端部集中扭矩作用下的组合扭转进行模拟,得出了最大扭转角的有限元分析结果,并将理论解与有限元结果进行对比。(2)以板-梁理论为基础,建立了薄壁箱梁弯扭屈曲问题的能量变分模型,推导了总应变能方程,进而得到了薄壁箱梁截面的自由扭转刚度、约束扭转刚度表达式和绕弱轴的抗弯刚度。推导了薄壁箱梁弯扭屈曲问题的初应力势能方程,得到了单轴对称薄壁箱梁绕强轴的Wagner系数。以纯弯曲简支梁为例,由微分方程模型得到纯弯曲简支梁弯扭屈曲临界弯矩的精确解。运用ANSYS有限元分析软件分别对截面为单轴对称箱形和带悬臂板箱形的简支钢梁在两端集中弯矩作用下的弯扭屈曲进行模拟,得出了临界弯矩的有限元分析结果,并将理论解与有限元结果进行对比。

关键词：薄壁箱梁板-梁理论弯扭屈曲组合扭转扭转刚度

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

钢梁弯扭屈曲临界弯矩通用公式研究

建筑结构学报 2013年第5期34卷 80-86页

作者：周绪红刘占科陈明何子奇兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室甘肃兰州730000 兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为研究钢梁弯扭屈曲总势能方程中的各势能项对临界弯矩Mcr通用公式中各系数取值的影响,由总势能方程推导临界弯矩Mcr的通用公式及3种典型总势能方程下各系数的计算式,揭示各势能项与各个系数的联系,计算无侧向支撑简支钢梁临界弯矩Mcr... 详细信息

为研究钢梁弯扭屈曲总势能方程中的各势能项对临界弯矩Mcr通用公式中各系数取值的影响,由总势能方程推导临界弯矩Mcr的通用公式及3种典型总势能方程下各系数的计算式,揭示各势能项与各个系数的联系,计算无侧向支撑简支钢梁临界弯矩Mcr通用公式中各系数的数值,并分别分析现行国家标准GB 50018—2002和GB 50017—2003的整体稳定系数φb设计公式存在取值各异的问题。结果表明:系数C1、C2和C3的取值除都与非线性正应变能和非线性剪应变能有关外,系数C1的取值还与圣维南扭转应变能有关,系数C2的取值还与外荷载势能有关,而影响系数C3取值的势能项则因总势能方程而异;现行国家标准GB 50018—2002和GB 50017—2003的φb设计公式应采用统一的形式,且应统一φb设计公式中系数C3的取值。

关键词：弯扭屈曲临界弯矩通用公式整体稳定系数总势能方程

风吸力作用下仅考虑扭转约束的Z形和C形檩条弹性弯扭屈曲

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

四川大学学报（工程科学版） 2015年第1期47卷 118-127页

作者：刘逸祥童根树张磊浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

采用开口薄壁构件理论,在忽略屋面板对檩条侧向约束的条件下,根据上翼缘受扭转约束简支檩条的线性总势能方程,应用变分法推导无支撑Z形和C形檩条在风吸力作用下的扭转角及位移表达式。考虑屈曲前应力在檩条弯扭屈曲变形过程中产生的非... 详细信息

采用开口薄壁构件理论,在忽略屋面板对檩条侧向约束的条件下,根据上翼缘受扭转约束简支檩条的线性总势能方程,应用变分法推导无支撑Z形和C形檩条在风吸力作用下的扭转角及位移表达式。考虑屈曲前应力在檩条弯扭屈曲变形过程中产生的非线性应变能,根据其弯扭总势能方程,采用势能驻值原理推导无支撑Z形和C形檩条的临界弯矩表达式。扭转角、位移和临界弯矩表达式与采用ANSYS板壳单元建模的计算结果对比,吻合较好,表明理论公式精度较高,可用于工程设计。

关键词：檩条线性分析弯扭屈曲临界弯矩冷弯型钢

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究

土木工程学报 2018年第1期51卷 76-90,99页

作者：刘占科周绪红兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 重庆大学重庆400044

基于由完备的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲总势能方程推导的平衡微分方程,采用Galerkin法推导了考虑横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式,建立了等效弯矩系数的计算理论。依据等效弯矩系... 详细信息

基于由完备的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲总势能方程推导的平衡微分方程,采用Galerkin法推导了考虑横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式,建立了等效弯矩系数的计算理论。依据等效弯矩系数的计算理论确定了7种常见工况的等效弯矩系数理论计算式并给出了6种特殊工况的C_b实用计算式,从C_b计算式的计算精度、适用范围和形式三个方面对国内外文献的C_b计算式进行对比,验证了等效弯矩系数理论的正确性并提出了C_b计算式的选用准则,最后通过2个数值算例验证了复合荷载作用下钢梁临界弯矩M_(cr)计算式的正确性和C_b计算式选用准则的合理性。结果表明:考虑了横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式形式简单、物理意义明确且便于计算;C_b实用计算式的适用范围广且精度高;等效弯矩系数的选用准则合理、有效。

关键词：钢梁复合荷载弯扭屈曲临界弯矩等效弯矩系数选用准则