均布荷载作用下不同边界条件的蜂窝梁挠度研究

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1、硕士学位论文论文题目：均布荷载作用下不同边界条件的蜂窝梁挠度研究作者姓名徐洁指导教师袁伟斌学科专业土木工程所在学院建筑工程学院提交日期2015年4月22日AThesisSubmittedtoZhejiangUniversityoftechnologyfortheDegreeofMasterEngineeringDEFECTIONSOFCASTELLATEDBEAMSSUBJECTEDTOUNIFORMLYDISTRIBUTEDTRANSVERSELOADINGWrittenbyXuJieMajor:StructuralEngineeringSuperviso

2、r:YuanWei-binCollegeofCivilEngineeringandArchitecttureZhejiangUniversityoftechnology,Hangzhou310014,P.R.ChinaApril2015均布荷载作用下不同边界条件的蜂窝梁挠度研究摘要蜂窝构件是一种抗弯刚度大、便于合理利用结构空间、具有显著的经济效益的钢构件，被广泛的运用于工程实践中。现有蜂窝构件的研究主要集中于不同受力情况的应力应变、挠度、屈曲及高温下的力学性能，虽然涉及广泛但均有待深入，且我国现有的规范和标准也尚无蜂窝构件相关设计条文，在设计蜂窝构件或结构时

3、，不可避免的相对保守且存在潜在危险，这在一定程度上抑制了蜂窝构件的推广。本文对考虑腹板剪切效应的蜂窝梁挠度进行了研究。根据能量法，推导了均布荷载作用下，支座条件为两端简支、一端简支一端固支，开孔形状为正六边形、圆形的蜂窝梁的挠度计算公式，并使用有限元软件ANSYS建立蜂窝梁模型，对理论推导公式的准确性进行了验证。对比理论分析及有限元软件分析数据，得出采用能量法推导得挠度计算公式其准确性较好，采用有限元计算得的腹板剪切刚度，即能量法推导值的78-79%，准确性可进一步提高；圆形开孔的蜂窝梁依据面积等效和刚度等效原则，对开孔部分等效为六边形，使用六边形开孔的挠度

4、公式，其准确性也能得到保证；在蜂窝梁单元个数相同时，扩大比为1.5的蜂窝截面的不考虑剪切作用、考虑腹板剪切作用、将有限元计算得腹板刚度应用到考虑腹板剪切作用以及有限元分析得的最大挠度均优于扩大比为1.2及近似1.6的蜂窝梁，且扩大比为1.6的计I算结果优于1.2。本文建议使用扩大比为1.5的蜂窝梁。关键词：蜂窝梁，剪切效应，挠度，能量法，有限元分析IIDEFECTIONSOFCASTELLATEDBEAMSSUBJECTEDTOUNIFORMLYDISTRIBUTEDTRANSVERSELOADINGABSTRACTAsanewsteelstructural

5、member,castellatedbeamsarewidelyusedinmanycountriesbecauseoftheirrationalsectionshapeandeconomy.However,theresearchofthecastellatedmembersisnotenoughandthereisnoprovisiononcastellatedmemberinChinesenormofconstruction.Itmakesthepromotionofthememberdifficult.Thispaperpresentsananalyt

6、icalsolutionfordeterminingthedeflectionofcastellated/cellularbeamswithhexagonal/circularwebopenings,subjectedtoauniformlydistributedtransverseload.Thesolutionisderivedusingtheprincipleofminimumpotentialenergy.Tovalidatethederivedanalyticalsolution,three-dimensionallinearfiniteeleme

7、ntanalysisisperformedusingfour-nodeshellelementsbuilt-inANSYSsoftware.Goodagreementbetweenthefiniteelementresultandthepresentanalyticalsolutionisdemonstrated.IIIBasedontheabove,onecandrawaconclusionthattheanalyticalsolution,whichisderivedusingtheprincipleofminimumpotentialenergy,ha

8、sbeenverifieditsaccuracyth