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《带初挠度轴压圆管极限承载能力》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、.,.第9卷第3期海洋工程Vol。No,1992年8月THEOCEANENGINEERINGAugust1991·.尸,,~气竺,巴,了,口,二黑呀丁于于,习织号思,,,票咋,经,吧带初挠度轴压圆管极限承载能力顾永宁李润培王志农(上海交通大学)提要,本文回顾了圆管形截面杆件弹塑性弯曲曲率与截面轴力和弯矩的关系利用增量迭代方,,法建立了带初挠度管形杆件极限轴压承载能力和后屈曲状态的计算程序并在数值分析的基,。础上考察了极限承载力的若干影响因素.目、~3曲月..‘.门~一前山杯习,,,,现代工业设施中例如钢结构特别是海洋平台
2、结构广泛采用圆管杆件在使用过程中,部分构件可能受到意外冲击而形成永久性损伤.对于大径厚比的管形构件而言,在支持点附近受冲击后,可能只出现局部凹陷损伤,对于小径厚比长跨度杆件在跨中区受到冲击后,可能只出现杆件的总体弯曲,在一般情况下,损伤是总体弯曲与局部凹陷的复合。损伤后的杆件,其轴向承载特性与最大承载能力都与完好直杆不同,由于结构设计阶,段的强度分析都以新建造的完好结构为依据据此作出的安全衡准已不能适用于构件损伤后的结构,需对损伤后的结构重新作安全性评估,显然需以单根构件损伤后特性的评估为,,,基础其内容应包括两个方面即
3、损伤杆件在外载作用下变形与应力的估价以及损伤杆件的外部刚度特性。本文拟讨论仅带有总体弯曲变形损伤的圆管形杆的轴向承载特性。由于轴向拉力使杆件变形校直,最终可达到完好杆件的承载能力,因而不将它作为研究的对象。在轴向压力,,,作用下损伤杆的初挠度受到轴力而放大杆的屈曲临界值较完好直杆显著降低需要对这一过程作出定量分析,建立有效的计算手段。,,,具有总体弯曲的损伤杆以下称其为失直损伤杆在轴压作用下截面受轴压与弯矩共同作用,平衡在某一挠曲线处,而此挠度正是弯矩的成因。当截面上全部位置处的,,应力均小于屈服应力时杆截面为弹性状态当
4、轴力与挠度增大到截面压缩侧达到屈服,,,。应力时为单侧塑性化当弯曲使拉伸区亦达到屈服应力时为双侧塑性化状态由于杆-件几何参数、初始挠度、横向载荷与端部固定情况的差异,受压杆可能在弹性、单侧塑性、,,,化双侧塑性化的情况下丧失稳定性达到其极限承载能力当出现塑性区时杆件的弯海洋工第9卷一,,矩曲率关系呈非线性形式使杆件平衡微分方程与它的联立求解出现困难因此只能采,一用数值方法来模拟杆件的受力变形过程寻求受力变形曲线的峰值点来确定杆件的极限〔‘,。,承载能力本文采角增量迭代方法来建立失直损伤杆件承载力的计算过程可以计入,,杆件
5、任意初挠度曲线以及杆件横载荷和端弯矩利用所建立的程序对轴压杆件在弹塑性,状态下的极限承载能力及其影响因素作了初步考察以此作为损伤结构分析的第一步工作。二、圆管截面轴力、弯矩和曲率的关系轴压作用下的失直杆,其平衡状态挠曲线所对应的曲率取决于截面内的轴力与弯矩,因,,一此在给定的轴力下需通过弯矩曲率关系来确定挠曲线.,在轴压与弯矩联合作用下截面内力相应于弹性、单侧塑性与双侧塑性分布,如图。1所示,价小中弓!用截面变形平断面假定并设材料为,理想弹塑性材料可以建立曲率与应变的简单,几何关系和截面应力分布规律令截面应,力合力与合力
6、矩分别和轴力与弯矩相等可一一,‘’〕得截面弯矩轴力曲率关系Ellis以无因次形式给出的下列关系式可用于圆管截面失直杆件的极限载荷计算。:在弹性范围内P=召。一!.(1)一势图1压、弯联合作用下截面应变、应力分布压缩侧:塑性化/,
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13、一为管壁外缘达到屈服时的曲率而,与,分别为截。会金,.面压缩侧与拉伸侧剩余弹性区的幅角见图1、三失直圆管轴压承载特性。考察一具有任意形状初挠度曲线y,戈()的等截面圆管形杆件杆端承受轴向,,,压力尸和端弯矩M与M跨度上承受N个,,,,。了二122集中横载荷O(⋯N)如图,.,犷二所示()是杆件损伤后的挠曲线一般,应由
