基于卧式似椭圆孔蜂窝梁的制作与设计计算方法

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1、中南大学硕士学位论文卧式似椭圆孔蜂窝梁的制作与设计计算方法姓名：李霞申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：周朝阳20070501摘要蜂窝钢梁能够节约材料、便于管道穿越，具有截面形式合理、抗弯刚度大、承载力高、通透美观和经济效益显著等优点，故有推广应用价值。但蜂窝梁不是符合平截面假定的经典梁，其设计计算问题还没有得到圆满的解决，我国更无相应的设计标准。因此，开展进一步研究十分必要。卧式似椭圆孔蜂窝梁能够避免六边形蜂窝梁的孔角应力集中，且与圆孔蜂窝梁相比不会造成扩张比的损失。本文主要针对卧式似椭圆孔蜂窝梁设计计算，分析了卧式似椭圆孔蜂窝梁，主

2、要内容如下：1．介绍了卧式似椭圆孔蜂窝梁的制作过程。2．提出了确定卧式似椭圆孔蜂窝梁等效抗弯刚度的方法，该方法根据纯弯卧式似椭圆孔蜂窝梁有限元分析结果反算刚度，具有简捷、准确、经济、高效等优点；提出Till-式似椭圆孔蜂窝梁等效抗弯刚度的合理表达式，并通过大量有限元分析，得到了多种不同孔况下式中腹板刚度折减系数表，还对卧式似椭圆孔情形给出了该系数的计算公式。在此基础上指出了既有挠度算法中隐含的刚度取值的不足。3．基于费氏空腹桁架比拟推导了卧式似椭圆孔蜂窝梁的挠度计算公式，给出了有关参数的相应取值，其计算结果通过有限元分析得到了验证。4．根据平

3、衡法和能量法，推导了卧式似椭圆孔蜂窝梁在不同荷载工况下的弹性屈曲临界弯矩公式；给出了有关刚度的取值；也对上述临界弯矩进行了有限元分析。其计算结果相互吻合较好，说明推导公式能够满足精度要求。关键词：卧式似椭圆孔蜂窝梁，孔洞参数，等效刚度，挠度计算，稳定性，有限元分析ABSTRACTCastellatedste圮lbeams啪saveamountofmatefialsandfacilitatepassageofpipes，highcapacitybeingofpracticalvalueforengineeringapplication．Howe

4、ver,castellatedbeamsalenotclassicalmemberswhichaccordwithBernoulli’Sassumptionofsectionremainingplane．Theirdesignremainsunsatisfactorilysolved．Thereisn0technicalstandardforcastellatedbeamsinChina．Therefore,itisnecessarytofurtherstudy．Inthispaper,howtoaccountfortheeffectofth

5、egeometryparameterofopeningsindesignisinvestigatedwithreferencetooblong—castellatedbeams．Themaincontentisasfollows：1．Introducedfabricationprocessofoblong．castellated．2．Amethodologyisputforthtodeterminetheequivalentflexuralstiffnessofcastellatedbeams，whichisreverselyderivedf

6、romtheresultsoffiniteelementanalysis(FEA)ofoblong-castellatedbeamsunderpurebending．Itissimple,accurate,economical，andhighefficient．Arationalformulationispresentedtocalculatetheequivalentflexuralstiffnessofoblong—castellated．inwhichthereductioncoe伍cientofstiffnessforwebwitho

7、peningsisobtainedbyFEAforvariousCasesofopeningandexpressedbyahalf-empiricalequationforwebwithovalholes．Thedeficienciesinthestiffnesscalculationimpliedintheexistingapproachesofdeflectionpredictionarcpointedoutbycomparisonwiththeresultsofstiffnessdeterminedhereinthispaper．3．O

8、nthebasisofVierendeelanalogytoopenwebtruss，theexpressionofdeflectioniSderivedforob