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1、第23卷第5期建筑科学Vol123,No152007年5月BUILDINGSCIENCEMay2007[文章编号]100228528(2007)0520011204Γ形框架对初始缺陷敏感性的非线性屈曲分析1,2122蒋凤昌,朱慈勉,薛剑胜,姜晔(1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.江苏省第一建筑安装有限公司博士后工作科研站,江苏泰州225300)[摘要]结合工程实例,利用ANSYS有限元软件,对优化设计后的Γ形框架进行非线性屈曲分析。计算五种工况,得出重要结论:该种结构屈曲后性能不稳定,对初始缺陷敏感,跨中初始负位移有利于屈曲后承载
2、力上升,跨中初始正位移导致屈曲后承载力急剧下降,在工程设计及安装施工中应予以足够的重视。[关键词]Γ形框架;非线性屈曲;初始缺陷;敏感性[中图分类号]TU391;TU31112[文献标识码]ANonlinearBucklingAnalysisoftheΓ2shapedFrameforInitialFlawsSensitivity1,2122JIANGFeng2chang,ZHUCi2mian,XUEJian2sheng,JIANGYe(1.SchoolofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200
3、092,China;2.PostdoctoralResearchStation,JiangsuNo.1ConstructionandInstallationCo.,Ltd.,Taizhou225300,Jiansu,China)[Abstract]Combinedwithanengineeringexample,nonlinearbucklinganalysiswasconductedfortheoptimizedΓ2shapedframebyusingANSYSfiniteelementsoftware.Thispapercalculated
4、5workstatestoobtainimportantconclusions:thepost2bucklingoftheΓ2shapedframeisunstable;thiskindofstructureissensitivetotheinitialflaws;initialnegativedisplacementinthemidspancanenhancepost2bucklingstrength,buttheinitialpositiveonecansharplydegradeit,towhichenoughattentionshoul
5、dbepaidduringdesignandinstallation.[Keywords]Γ2shapedFrame;nonlinearbuckling;initialflaw;sensitivity[3]点。本文以扬子江药业中心实验楼幕墙钢结构工1引言程的投标设计为例,应用ANSYS有限元软件,对优在工程设计中,为了达到经济上节约、技术上完化设计后的Γ形框架(如图1所示)进行非线性屈曲美,工程技术人员常常对结构进行优化设计。一般分析,研究该种结构对初始缺陷的敏感性。意义上的优化,是以重量作为目标函数,几何尺寸作[1]为设计变量,强度指标或位移
6、指标作为状态变量。但是常常忽视稳定因素对优化过程的制约。尤其对于钢结构的优化设计,不充分考虑优化结果对结构稳定的影响,将会使结构存在极大的安全隐患。为了真正发挥各类构件优化后的极限承载能力,就有[2]必要研究构件的屈曲后性能。钢构件的屈曲后性能可分为稳定和不稳定两种类型,它们在缺陷敏感性上出表现为截然不同的特[收稿日期]2006204224[修改日期]2006205218[作者简介]蒋凤昌(19702),男,博士生,工程师,讲师[联系方式]jfc1970@163.com图1Γ型框架计算简图12建筑科学第23卷(3)施加初始几何缺陷或初始扰动应用
7、2非线性屈曲分析步骤UPCOORD命令和UPGEOM命令,可以根据先前分211理论计算过程析得到变形修改模型坐标,达到施加初始几何缺陷在ANSYS大型有限元分析软件中,采用逐渐增的目的,或应用F命令施加小的横向荷载,达到施加加荷载非线性静力分析的方法(弧长法),求得使结初始扰动的目的。构变得不稳定的临界荷载。(4)非线性屈曲分析激活大变形效应(NLGEOM,ON命令),使用应力刚化(SSTIF,ON命令),指定完全牛顿2拉普森选项(NROPT,FULL)以提高程序获得收敛的能力;施加荷载(根据已得到的荷载屈曲系数,直接缩放特征值分析时所施加的荷
8、载);定义荷载步、子步数、平衡迭代数,定义收敛准则,指定程序终止选项;指定采用弧长法(首先打开自动时间步长按一般非线性屈曲分析,分析达到临界荷载之前的
