基于曲梁的非线性稳定分析

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1、太原理工大学硕士学位论文曲梁的非线性稳定分析姓名：李卫文申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：李海旺20070501太原理工大学硕士研究生学位论文曲梁的非线性稳定分析摘要近年来，薄壁曲梁因其流线造型以及良好的受力特性，在桥梁工程和建筑工程中日益得到广泛的应用。但是，由于曲梁曲度的存在，导致了其力学特性的复杂性，目前尚缺乏对其复杂结构特性的全面、精确的分析，其应用仍受到较大的限制。对于薄壁直梁，其压缩、弯曲、翘曲的广义应力～应变关系式是相互独立的，其变形仅限于弯曲变形、扭转变形或弯扭变形。而对于薄壁曲梁，其弯曲、扭转、翘曲的几何方程则是相互耦合的，曲梁的变形

2、大都是弯扭变形，纯弯或纯扭的变形是很少的。对于曲梁的失稳模式与其屈曲极限承载能力，一直是曲梁在应用中的一大问题。本文以工字形和箱形两种截面的圆弧形水平钢曲梁为对象，对其在各种情况下的失稳模式与其屈曲极限承载能力进行了研究。依据已建立的曲梁的非线性理论，主要针对双轴对称的工字形截面和箱形截面曲梁，利用ANSYS有限元分析方法建立了考虑几何、材料双重非线性的薄壁曲梁单元(本文采用体单元SOLID45)，有限元分析采用增量一迭代计算方法，利用弧长法控制增量迭代过程对曲梁进行稳定分析计算。通过ANSYS有限元分析，我们得出下面几点结论：l、对于工字形水平曲梁，在竖向均

3、匀荷载作用下，曲梁的变形是既弯又扭，在极限荷载作用下，构件破坏形式大多是弹塑性侧扭破坏。2、箱形截面水平钢曲梁的失稳是由梁端塑性区域的发展过大，致使构件的抗扭刚度降低造成的。关键词：屈曲失稳弧长法非线性分析太原理工大学硕士研究生学位论文AnalysisonNon-linearStabilityofCurvedBeamABSTRACTInrecentyears，withitsstreamlinemodelandrationalworkingcapcity,thethin-walled—curvedbeamiswidelyusedinbridgebuildings

4、andconstructionsdaybyday．However,becauseoftheexistenceofcurvedegreecausingthecomplexityofitsmechanicscharacteristicanddeficiencyonoverallandaccurateanalysistoitscomplicatedstructurecharacteristicatpresent，itisrestrictedinapplication．Tothethin-walled—straightbeam，itsbroadstress-s仃ain

5、relationalexpressionsofcompressing，bendingandwarpingareseparateanditsdeformationsareonlylimitedtobending，twistingorbending-twisting。Buttocurvedbeam，itsgeometryequationsofbending，turningandwarpingaremutualcoupling，itsdeformationsaremostlycrumple．Theinstabili够modeandbuckinglimitedbeat

6、ingcapacityhavealwaysbeenbigissuesincurvedbeamapplication．RegardingI-shapedandboxshape，twokindsofsectionalcircularhorizontalsteelcurvedbeams，asthetargets，thispaperhascarriedonresearchtoitsinstabilitymodeanditsbuckinglimitedbeatingcapacityundervariouskindsofsituations．Accordingtothen

7、on—lineartheory,thispapersetsupthefiniteelementsofI-shapedandboxshapewithbiaxialsymmetryconsideringboththegeometicandthematerialnon-linearity．(thePaperadoptstheindividualunitofSOLID45)．Finiteelementanalysisadoptsincrement—iteration，whichutilizestheArc—LengthMethodtocontroltheprocess

8、ofincrementanditera