局部矩形板剪切屈曲的数值仿真分析.pdf

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1、机械设计与制造第8期MachineryDesign&Manufacture2015年8月局部矩形板剪切屈曲的数值仿真分析付为刚17闰锋，王弘，赖安卿(1．中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川广汉618307；2．西南交通大学力学工程学院，四川成都610031)摘要：针对剪应力作用下局部矩形板，屈曲失稳系数的数值解、解析解编程繁琐的问题，以简支边界条件为例，从力学基本原理出发，系统研究局部矩形板有限元屈曲分析时，限制刚性位移的约束边界条件及等效节点载荷的施加方式；同时，给出能量变分法解析求解剪应力作用下矩形板屈曲失稳系数的方程式。通过对比分析解析解、有限元数值解和其他数值解

2、表明，当解析解方程数Ⅳ增加时，解析解与其他数值解逐步逼近；当解析解方程数Ⅳ不变、边长比r增加时，解析解与其他数值解间相对误差逐步增大，有限元数值解与其他数值解问相对误差较小。关键词：矩形板；屈曲；等效节点载荷；刚性位移；剪应力中图分类号：THl6；TH213．5文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08—0020—03TheBucklingNumericalAnalysisofRectangularPlatesUnderShearForceFUWei—gang，YANFeng，WANGHong2，LAIAn—qing(1．AviationEngineerin

3、gInstitute，CivilAviationFlightUniversityofChina，SichuanGuanghan618307，China；2．SchoolofMechanicsandEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Forthesimplysupportedrectangularplate．￡numericalsolutionandanalyticsolutionCan’tbegoteasilyinthebucklinganalysis．Too

4、btainthecriticalbucklingloadconveniently，thefiniteelementmethod，FEM，isusedtodothebucklinganalysis．Meanwhile，theenergyvariationmethodischosentogettheequationsfortheanalyticsolution．Afterthecomparisonamongtheanalyticsolution，theFEMsolutionandthenumericalsolution，itC01tbeseenthatandtheanalyti

5、csolutionisgotclosedtothenumericalsolution，asthenumberofequationsfortheanalyticsolution，N，increases，anditalsoCanbeseenthattherelativeerrorbetweentheanalyticsolutionandthenumericalsolutiongraduallybecomeslarger．theaspectratio，r，increasesbytheunchangeablemBythecomparison，itisshownthatFEMsolu

6、tionapproximatestothenumericalsolution，whichmethatthemethodprovidedCangetthecriticalbuckling,loadeasilyandaccurateKeyWords：RectangularPlate；Buckling；EquivalentNodeLoad；RigidDisplacement；ShearForce1引言困难。以往文献中关于剪应力作用下局部矩形板有限元屈曲分析方面的文献较少，主要针对加劲板件口行剪切屈曲仿真分析。受剪应力作用下的局部矩形薄壁板件广泛存在于工程结构文献日用带斜加劲肋矩形

7、板模型模拟楔形腹板的纯剪应力状态，中，如含加劲肋的飞行器结构、箱梁结构和钢板剪力墙等，局部板对其弹性屈曲进行了有限元分析。文献『句通过约束加劲钢板反对件屈曲失稳已成为工程结构破坏的主要形式之一。称中心处的转动自由度，限制钢板的刚性转动位移，对加劲钢板以往关于剪应力作用下局部矩形板的屈曲失稳，主要采用伽辽金法、微分求积法和解析法等来进行求解。文献[运用伽辽金剪力墙模型进行了有限元弹性屈曲分析。然而，仅约束中心点处法求解了剪应力作用下矩形板的弹塑性屈曲问题。文献回运用微的转动自由度，不足以限制加劲钢板的刚性转动位移，其