純剪切狀態(tài)下蜂窩梁腹板的局部穩(wěn)定性分析.pdf

1、由于受正常使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)最大允許變形的限制，強(qiáng)度高的鋼結(jié)構(gòu)并不能發(fā)揮自身最大優(yōu)勢。因此就需要尋找一些能夠提高結(jié)構(gòu)剛度、卻不增加結(jié)構(gòu)重量的方法，而蜂窩梁就是這些解決方案其中的一種。蜂窩梁的腹板上具有規(guī)則、均勻的開孔，孔型主要有圓形以及正六邊形孔，常由實腹式工字型鋼梁在腹板上通過切割后錯位焊接或者直接切割成孔后形成。鋼梁重量的減輕使得該形式的梁更適用于中等以及跨度較大的工程結(jié)構(gòu)中。
　　 蜂窩梁腹板上孔洞的存在，使得蜂窩梁的受力性能

2、與普通實腹式鋼梁有較大區(qū)別。相關(guān)的實驗研究表明，鋼梁腹板高厚比、制造參數(shù)、孔洞幾何參數(shù)、支撐情況以及荷載作用形式等都會影響蜂窩梁的受力性能與破壞形式。針對蜂窩梁腹板的局部屈曲問題，由于開孔之后板的邊界條件發(fā)生改變，求解其屈曲承載力相關(guān)方程的理論推導(dǎo)十分復(fù)雜，目前也沒有針對蜂窩梁腹板局部屈曲的理論解以及解析解。而現(xiàn)有針對蜂窩梁腹板局部穩(wěn)定的相關(guān)經(jīng)驗公式較為復(fù)雜，且同我國鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中有關(guān)局部穩(wěn)定的理論差別較大。
　　 文中對已有的幾

3、種考慮彎曲和均勻剪切復(fù)合受力狀態(tài)下，蜂窩梁局部屈曲的理論模型進(jìn)行了對比介紹。然后，本文依據(jù)薄板穩(wěn)定理論，借鑒實腹式鋼梁的局部穩(wěn)定性分析方法，取蜂窩梁的腹板為研究對象，單獨考慮腹板的穩(wěn)定性問題。通過有限元分析軟件建立開孔薄板的有限元模型，僅對純剪切狀態(tài)下的正六邊形孔蜂窩梁腹板進(jìn)行了特征值屈曲分析和考慮幾何以及材料非線性的極限承載力分析。由于實際板并非理想的無缺陷板，因此文中也考慮初始缺陷對極限承載能力的影響。為驗證有限元分析程序?qū)植壳?/p>

4、分析的適用性，本文根據(jù)已有的試驗數(shù)據(jù)和理論公式進(jìn)行有限元模型的校核。
　　 本文在蜂窩梁腹板穩(wěn)定性的分析過程中，假定蜂窩梁腹板為四邊簡支。觀察蜂窩梁腹板在純剪切受力狀態(tài)下的屈曲模式并計算其彈性屈曲應(yīng)力，分析距高比以及孔高比對彈性屈曲承載能力和極限承載能力的影響。最后，依據(jù)實腹板剪切屈曲系數(shù)的計算公式，利用有限元軟件計算得到的數(shù)據(jù)，反算得出開孔板的剪切屈曲系數(shù)，擬合出可用于正六邊形開孔板的剪切屈曲系數(shù)計算公式，并驗證擬合公式的適用