基于假想力特征的薄壁構件屈曲模態(tài)分析及應用.pdf

1、冷彎薄壁型鋼結構的設計計算中，屈曲現(xiàn)象是直接影響構件承載力極為重要的因素。構件的屈曲模式一般分為三類：整體屈曲、畸變屈曲和局部屈曲，然而在通常的構件屈曲中，存在著以上三種屈曲中兩兩之間甚至三者同時出現(xiàn)的耦合作用，故以上三類屈曲模式也可視為任意構件屈曲現(xiàn)象的組成成分。目前的薄壁桿件屈曲分析方法對于屈曲模式的區(qū)分都基于屈曲變形模態(tài)本身，在適用性、準確性方面存在諸多不足，本研究從屈曲模態(tài)假想力的角度出發(fā)，推導三種屈曲變形特點的表達式。在有限元

2、環(huán)境中，根據(jù)變形特點表達式，對有限元計算模態(tài)結果進行分解，得到任意模態(tài)中各子變形模式的參與系數(shù)，即實現(xiàn)模態(tài)的識別。解決有限元軟件中線性屈曲分析結論往往是幾種模態(tài)耦合，不利于進一步分析和實際利用的問題。針對以上問題，本文展開了以下研究：
　?、傺芯苛爽F(xiàn)有的冷彎薄壁桿件屈曲分析方法：廣義梁理論和約束有限條法的原理和求解過程，分別對它們的思路進行總結，并對其中存在的問題進行歸納和探討，以便在后文提出方法時進行對比。
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3、種薄壁桿件整體、畸變和局部變形模式的定義，基于此，實現(xiàn)對薄壁構件屈曲模態(tài)的識別。在以上定義中，突破現(xiàn)有方法僅依據(jù)變形的方式，還引入了基于力性質(zhì)的定義準則，因而能夠考慮剪應變、橫向薄膜應變及非線性的縱向薄膜應變的影響。本文方法中的三種基本變形模式涵蓋了薄壁構件的全部變形，且關于彈性剛度正交，因而根據(jù)應變能計算基本變形的模態(tài)參與系數(shù)。
　?、郾疚囊暂S壓構件為例，先利用通用有限元軟件對構件進行屈曲分析，然后通過本文方法對屈曲模態(tài)進行了基

4、本變形模式的識別，并據(jù)此繪制整體、畸變和局部臨界力曲線，展示了本文方法的實現(xiàn)途徑。
　?、苡懻摿吮疚姆椒ǖ倪m用性，通過分析不同端部約束條件的桿件和開口薄壁桿件，展示了本文方法廣泛的適用性和分析能力。
　　本文創(chuàng)新點：
　　①對于薄壁桿件屈曲分析中的子模態(tài)定義，提出了基于力特征的新定義。
　?、趯τ跅U件的模態(tài)識別和模態(tài)參與系數(shù)的計算，采用了以應變能為依據(jù)的計算方法，而不是傳統(tǒng)方法中的僅以變形為依據(jù)。
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