考虑纵向加筋肋的起重机箱型梁局部失稳特性研究

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1、国内图书分类号：TH213.5密级：公开国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文考虑纵向加筋肋的起重机箱型梁局部失稳特性研究年级2015级姓名张天佑申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师程文明教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TH213.5U.D.C:621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHESONLOCALINSTABILITYCHARACTERISTICSOFCRANEBOXGIRDERCONSIDERINGLONGITUDINALSTIFFENERGrade:2

2、015Candidate:ZHANGTian-youAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.WenMingChengMay2018西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）依据《起重机设计规范》中对加筋肋截面惯性矩的限定公式推导出肋条矩形截面高度hs和厚度bs的关系式，得到刚性肋最小高度值h0的表达式，并作多组出hs-bs曲线图。h0的意义为：当肋条高度小于h0时，肋条始终为柔性肋，当高

3、度大于h0时，始终能找到一个最小厚度值使其为刚性。（2）将加筋肋简化为三边简支，一边自由的薄板，基于肋条承载能力等于加筋板区格承载能力这一假设，推导并绘制截面尺寸关系曲线，最终得到使肋条为刚性的“刚性域”。（3）提出rbuck表达式，以表征肋条和母板的相对屈曲比值，进而判定加筋板失稳模态，借此得到“绝对刚性域”边界点并拟合出边界曲线，最终得到使肋条绝对刚直的“绝对刚性域”。（4）发现当肋条截面积、惯性矩相等时，加筋板承载能力随着肋条接触宽度的增大而增大；随着母板宽度的减小，肋条接触面积对结构承载能力的影响越大。这与基于板壳理论的shell单元模型和能量法计算结果有

4、一定误差。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要针对桥门式起重机箱梁带纵向肋薄板的屈曲失稳问题，在国家自然科学基金项目“大型起重机结构轻量化仿生箱梁的力学耦合机理研究”的研究成果上,开展如下研究：基于《起重机设计规范》中对加筋肋截面惯性矩的限定公式，推导出矩形截面肋条

5、的高度hs与厚度bs的关系式，得到刚性肋最小高度值h0的表达式，作多组出hs-bs曲线图。h的意义为：对矩形肋而言，当母板尺寸、区格数一定时，存在一个刚性肋最小高度值0h，当肋条高度小于h时，肋条始终为柔性肋，当高度大于h时，始终能找到一个最小000肋条厚度值使其为刚性；h0和母板长宽比呈现明显的正相关；肋条为刚性的一个必要条件是截面坐标（hs，bs）落在hs-bs曲线右支右侧。将加筋肋简化为三边简支，一边自由的薄板，基于“肋条的承载能力等于加筋板区格的承载能力”这一假设，推导出使肋条为刚性的截面尺寸关系式，并做出关系曲线，将曲线绘入hs-bs曲线图得到使肋条为

6、刚性的“刚性域”，在“刚性域”范围内，加筋板失稳模态为模态二（肋条刚直，区格屈曲）或模态三（肋条、区格一同屈曲）。提出rbuck表达式以表征肋条和母板的相对屈曲比值，rbuck值可用于判定结构失稳模态处于模态二或模态三；当rbuck值小于1时，肋条屈曲程度小于母板屈曲程度，认为失稳模态为模态二，当rbuck大于1时，肋条屈曲程度大于母板屈曲程度，认为失稳模态为模态三；基于rbuck表达式和有限元法得到一组处于边界的、使肋条绝对刚直的肋条截面尺寸点，并据此拟合出“绝对刚性域”的一条边界曲线；将该条曲线绘入hs-bs曲线图得到了使结构失稳模态为模态二的“绝对刚性域”。

7、将solid单元加筋板模型与shell单元模型和Timoshenko能量法比较，结果表明：当肋条截面积、惯性矩相等时，加筋板承载能力随着肋条接触宽度的增大而增大；随着母板宽度的减小，肋条接触面积对结构承载能力的影响越大；在接触宽度较大时，shell单元的接触作用线将不能再模拟肋条与母板的实际接触关系；同理，当肋条接触宽度较大时，基于板壳理论的Timoshenko法也不再适用，此时可用受压柱模型或solid单元模型对结构进行求解。提出肋条惯性矩均布值（L.Jun）用以表征单位接触宽度范围内，肋条惯性矩对母板的作用大小，结果表明：当惯性矩能在母板上的作用宽度越大时，肋

8、条对母板加