双肢缀板柱缀板平面内受压稳定分析

摘要

近年来多层及高层住宅、办公楼、轻型钢结构厂房、塔架、输电塔、大跨网壳结构、石油平台、大型桥梁的部分弦杆等都采用格构式组合构件，因其刚度大、抗扭性能好、用料较省，因此得到了广泛的应用。本文对钢结构工程中受压缀板柱进行了缀板平面内的受压稳定分析，通过理论及有限元分析分别对缀板柱的弹性和非弹性屈曲作出研究，主要研究内容如下：
　　首先，对钢结构的失稳类型、稳定问题的分析原则、分析钢结构稳定问题的相关方法及缀板柱的一般理论分析方法作了较为详细的叙述；系统阐述了压杆的弹性和非弹性屈曲的理论内容及研究现状，并对格构式压杆的稳定问题进行了理论分析。
　　其次，采用可以考虑材料和几何非线性的SHELL181单元建立模型，确定边界条件，对ANSYS进行缀板柱受压弹性分析的正确性进行了研究，通过计算及模拟证实了此数值分析法的正确性，为后续的有限元分析奠定了基础。
　　再次，建立缀板柱的力学模型，以分肢类型、分肢轴线间距、缀板尺寸及缀板净距作为参数，研究不同情况对缀板柱整体弹性稳定性能的影响，运用ANSYS有限元软件求解了缀板柱在不同情况下的临界力，并对缀板柱受压时的弹性解析解和数值解进行对比，运用数据统计软件SPSS绘制临界力的增量曲线；以分肢及缀板为研究对象绘制其在受压时位移及应力的变化曲线，研究其受力后的性能，工程中可以直接参考分析结果来研究缀板柱的性能及采取必要措施保证缀板柱的合理受力。
　　最后，以初弯曲率为自变量，研究其不同情况下对缀板柱承载力的影响，结果表明当初弯曲约为柱高的1/1000时，承载力比无初弯曲时大约降低12.73％；其次，针对实际缀板柱采用1/1000压杆长度作为初始缺陷，采用ANSYS有限元分析软件对缀板柱进行了非线性几何大挠度分析，作出其荷载-位移曲线，分析表明当P达到1.7左右时P cr水平挠度达到极限值，此时缀板柱早已进入弹塑性状态，导致柱提前失稳，这对于工程中避免缀板柱提前失稳有一定的借鉴价值。

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1 绪论

1.1 钢结构稳定问题的概述

1.2 钢结构失稳类型

1.3 研究背景

1.4 研究现状

1.5 研究内容

1.6 研究意义

1.7 研究思路

2 缀板柱的相关理论

2.1 轴压构件的整体稳定理论

2.2 缀板柱平面内稳定理论

2.3 能量法求缀板柱临界荷载

2.4 缀板柱弯曲屈曲临界荷载

3 屈曲分析理论

3.1 非线性有限元分析

3.2 非线性屈曲分析

3.3 特征值屈曲分析

4 缀板柱有限元分析

4.1 几何模型

4.2 有限元模型

4.3 ANSYS分析结果

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献