結構安定性數(shù)值分析方法及其工程應用研究.pdf

1、安定性是對結構在復雜加載條件下塑性行為的研究，為預測復雜加載尤其是循環(huán)或變化重復荷載作用下結構的響應提供了強有力的分析工具。現(xiàn)有的安定數(shù)值分析方法主要是以數(shù)學規(guī)劃思想為基礎，計算量大、求解效率低，且難于應用到實際工程中。本文針對目前安定研究領域中存在的問題，結合鋼材的室內(nèi)棘輪安定試驗，提出了一種便于實施且求解效率較高的基于能量原理的安定下限近似數(shù)值計算方法，并將其應用于不同的工程實踐中，拓展了安定理論的應用范圍。本研究的主要內(nèi)容與成果如

2、下：
　　 (1)室溫下對DH36鋼進行了考慮加載波形、加載速率、應力比、平均應力、應力幅歷史影響的單軸棘輪安定試驗，揭示了該材料應力循環(huán)下棘輪安定行為特性，為文中安定性數(shù)值分析方法的實施提供了試驗依據(jù)。
　　 (2)結合DH36鋼棘輪安定行為的試驗結論，將基于能量原理的桿件結構安定分析思想拓展到連續(xù)體結構的安定分析中，給出了一種可以求解連續(xù)體結構安定下限近似解的數(shù)值分析方法。這種方法以結構吸收的塑性能作為安定判斷準則，

3、通過特殊的加載方式，使結構形成求下限解所需的最佳殘余應力場。它避開了傳統(tǒng)的數(shù)學規(guī)劃方法，具有物理概念清晰、易于實施、計算效率高的優(yōu)點。
　　 (3)將安定理論引入到考慮波浪荷載往復作用的深水半潛式海洋鉆井平臺撐桿結構的極限強度分析中。基于半潛平臺的整體三維模型，建立了撐桿的細化局部模型，對壓-彎受力情況下的撐桿進行了考慮加載角度、外殼厚度、加勁肋厚度、加勁肋間距四種設計參數(shù)的安定性數(shù)值分析。計算結果表明，安定極限隨著撐桿外殼厚度

4、和加勁板厚度的增加而增加，隨著加勁板間距的增大而減小，α=0°情況下的整體安定極限值比α=90°情況下的安定極限值大。
　　 (4)將安定性數(shù)值分析方法應用于交通工程結構的承載力評價中，對循環(huán)交變車輛荷載作用下的結構承載力進行了考慮多種因素的安定分析。結果表明，安定極限是介于塑性極限和彈性極限之間的較為的合理承載力評價參數(shù)值，可在保證結構安全性的前提下，較大限度地發(fā)揮材料的潛能。
　　 (5)對沉井后背土體的擾動情況進行