折線形變截面懸臂結(jié)構(gòu)的分析.pdf

1、本文對某體育館屋蓋體系工程實例中的單榀主桁架進行簡化，通過等效剛度計算將其簡化為一個由多段直桿組成的平面懸臂折桿結(jié)構(gòu)。目前對桿件穩(wěn)定的研究主要是針對軸壓理想桿件進行的，包括等截面和變截面壓桿的變形計算與屈曲分析。而本文在階梯變截面直桿軸壓變形計算與屈曲分析的理論基礎(chǔ)上進行推廣，以由兩段直桿組成的階梯變截面折桿作為一個基本的計算單元，考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性，運用靜力平衡法推導這種結(jié)構(gòu)在復雜荷載作用下的撓曲方程，并用Ritz法進行屈曲分析。同

2、時在理論推導的基礎(chǔ)上采用不同加載方式對簡化的平面變截面折桿懸臂結(jié)構(gòu)進行變形計算，并與用ANSYS和C++有限元程序?qū)こ虒嵗袉伍涂臻g兩榀主桁架建立的有限元分析模型的計算結(jié)果進行對比。用ANSYS對簡化的平面變截面折桿懸臂結(jié)構(gòu)與屋蓋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定進行分析。主要成果有：
　　①實際工程中，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可能同時受拉、壓、彎、剪等復雜荷載的作用而發(fā)生變形，隨著結(jié)構(gòu)變形構(gòu)件將產(chǎn)生位移，根據(jù)構(gòu)件的基點及桿端截面的變化，建立隨動坐標系。在隨動

3、坐標系下，考慮桿端轉(zhuǎn)角位移及幾何非線性的影響，運用靜力平衡法推導出了階梯變截面折桿在復雜荷載作用下的變形撓曲計算方程。
　?、谕ㄟ^一次性加載與局部加載的計算結(jié)果比較，兩種方式的計算結(jié)果有一定的差異，因此計算時應考慮加載方式對結(jié)構(gòu)變形的影響。通過理論值與軟件ANSYS計算值進行對比，驗證了理論推導的正確性以及計算方法的可行性。
　?、弁ㄟ^兩種加載方式的理論計算結(jié)果與ANSYS計算結(jié)果對比，結(jié)構(gòu)位移的理論值與軟件ANSYS的計算

4、值差異較大，因此構(gòu)件桿端轉(zhuǎn)角位移與結(jié)構(gòu)幾何非線性對結(jié)構(gòu)變形的影響不可忽略。
　?、芡ㄟ^C++有限元程序?qū)こ虒嵗幸婚蛢砷臻g有限元模型進行了一次性加載計算，所得位移及內(nèi)力結(jié)果與ANSYS計算結(jié)果很相近，驗證了計算結(jié)果的準確性。
　?、萃ㄟ^實例計算，階梯變截面折桿屈曲分析表達式的計算結(jié)果與精確解很接近，驗證了計算結(jié)果的精確性。同時由于考慮幾何非線性和材料非線性的影響，結(jié)構(gòu)非線性整體穩(wěn)定分析得出的屈曲荷載低于線彈性特征值屈曲