T形闭口截面轴压钢柱整体稳定性及其计算方法研究

摘要

目前对异形钢柱的研究主要集中在由H形截面焊接而成的开口截面钢柱，取得了不少的成果，对于闭口截面异形柱的研究尚未出现，对其稳定性能知之甚少。本文在T形开口截面钢柱研究的基础上，对T形闭口截面钢柱的整体稳定性进行了有限元模拟分析及其计算方法的研究。 首先，根据薄壁杆件理论推导T形闭口截面钢柱在双向压弯和轴心受压时的屈曲荷载求解公式，以及相关的截面几何特性。其次，通过ANSYS对T形闭口截面钢柱进行特征值屈曲分析，比较有限元分析结果与理论推导结果，验证建模方法的可行性。接着，从长细比、宽厚比等参数出发研究几何缺陷、残余应力分别及共同对T形闭口截面钢柱稳定承载力的影响。最后，通过极限荷载理论来获得T形闭口截面钢柱的(λ)-ψ曲线，与规范中柱子曲线进行比较，为工程设计提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 异形柱在国内外的应用及研究

1．3 本文的主要研究工作及其思路

第二章 异形钢柱稳定问题的分类及其分析方法

2．1 稳定问题的分类

2．1．1 平衡分岔失稳

2．1．2 极值点失稳

2．2 稳定问题的分析方法

第三章 T形闭口截面钢柱整体稳定计算方法研究

3．1 T形闭口截面的实现及计算简图的建立

3．2 双向压弯T形闭口截面钢柱弯扭屈曲的研究

3．2．1 计算假定

3．2．2 微分方程的建立

3．2．3 两端简支钢柱弯扭屈曲的推导

3．2．4 两端固定钢柱弯扭屈曲的推导

3．2．5 一般边界条件弯扭屈曲荷载的推导

3．3 轴心受压T形闭口截面屈曲的研究

3．3．1 轴心荷载作用下临界荷载的计算

3．3．2 轴心荷载作用下弯扭屈曲的研究

3．4 截面几何特性的计算

3．4．1 形心主惯性轴位置

3．4．2 任意A为极点的扇性特性

3．4．3 弯曲中心的位置

3．4．4 广义主扇性面积的计算

3．4．5 不对称截面常数的计算

3．4．6 双力矩B

3．5 翘曲刚度对屈曲荷载的影响

3．6 本章小结

第四章 T形闭口截面钢柱整体稳定性的有限元分析

4．1 有限元分析的力学模型

4．2 T形闭口截面钢柱有限元模型的介绍

4．2．1 材料特性

4．2．2 单元的选取

4．2．3 单元网格的划分

4．2．4 加载及边界条件的模拟

4．3 T形闭口截面钢柱的特征值屈曲分析

4．4 T形闭口截面钢柱的非线性分析

4．4．1 初弯曲及残余应力的模拟

4．4．2 加载及求解方法

4．4．3 几何缺陷对钢柱整体稳定性能的影响

4．4．4 残余应力对钢柱整体稳定性能的影响

4．4．5 T形闭口截面钢柱稳定系数的研究

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文