薄壁曲梁線彈性理論和彈塑性穩(wěn)定極限承載力分析.pdf

1、該文依據(jù)薄壁構(gòu)件理論,通過對工字形截面圓弧曲梁的線性分析、穩(wěn)定理論和極限承載力等問題的研究,旨在進一步了解這類構(gòu)件的工作特性,并為工程設(shè)計提供一定幫助.文章首先從薄壁構(gòu)件理論的兩個基本假定出發(fā),利用虛功原理,建立起一套精確的、可以應(yīng)用于任意開口薄壁截面圓弧曲梁的線性理論,給出相應(yīng)的平衡方程和邊界條件.其后就常見的截面形式（單軸對稱工字形、槽形和無對稱軸的H形截面）,對所提出的曲梁理論進行簡化,并結(jié)合有限元方法求解曲梁的線性問題.在線性分

2、析的基礎(chǔ)上,依據(jù)有限變形理論,建立了工字形曲梁涉及穩(wěn)定問題的非線性理論,其中考慮了橫向正應(yīng)力的影響.在這個基礎(chǔ)上,對單軸對稱工字形截面拱在均勻受壓和均勻彎曲條件下的屈曲問題進行研究,給出臨界荷載的理論解答;分析了工字形截面不同放置形式和截面不對稱性對拱臨界荷載的影響,并與已有的理論進行比較.文中還討論了拱屈曲問題中通常采用的兩個假定對計算臨界荷載的影響.基于新的曲梁非線性理論,提出了一種以多項式作為位移模式,可以同時考慮幾何和材料非線性

3、的薄壁曲梁單元,用于曲梁的彈性和彈塑性問題分析,并編制了相應(yīng)的有限元程序.有限元分析中采用增量-迭代方法,結(jié)合弧長法和塑性增量可逆的假定,可以計算出完整的荷載位移曲線,并考慮彈塑性問題中可能出現(xiàn)的彈性卸載問題.針對目前曲梁承載力方面的試驗資料比較缺乏,進行了18根焊接工字形水平鋼曲梁的極限承載力試驗.針對7種常見的熱軋工字形截面,計算了多根圓心角在0.2弧度范圍內(nèi)水平鋼曲梁的極限承載力.根據(jù)計算結(jié)果,尋求不同跨長、曲率半徑以及截面尺寸情