开口肋加劲板屈曲模态与临界屈曲应力分析

为更好掌握开口肋加劲板的设计计算方法,采用弹性稳定分析方法,对无纵向和横向加劲肋的四边简支板、纵向加劲肋等间距布置的四边简支加劲板、纵向和横向加劲肋等间距布置的加劲板进行屈曲模态和临界屈曲应力分析。结果表明:对于四边简支板或四边简支加劲板,临界屈曲应力与板宽、板长和板厚均有关,减小板宽和板长以及增大板厚可提高临界屈曲应力;随着加劲肋刚度比的变化,四边简支加劲板一般表现出3种屈曲模态,模态1为加劲肋与被加劲板共同发生整体屈曲,模态2为在加劲肋处形成波节,加劲肋与被加劲板发生屈曲,模态3为加劲肋为刚性加劲肋,不会发生失稳,只有被加劲板发生局部失稳;临界屈曲应力随加劲肋刚度比的增大而增大,模态1增大幅度最大,模态2次之,模态3逐步趋于定值。     

斜向槽钢加劲钢板剪力墙弹性剪切屈曲研究

通过对剪切作用下的闭口斜加劲钢板剪力墙进行有限元弹性屈曲分析,研究了肋板刚度比和抗扭抗弯刚度比对斜向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲性能及其加劲门槛刚度的影响。通过有限元分析,得到了斜向加劲钢板剪力墙临界剪切屈曲应力随内填板跨高比和加劲肋抗扭抗弯刚度比变化的关系曲线。考虑加劲肋对内填板加劲边转动约束,提出了第二门槛刚度,并给出了具有良好精度的斜向槽钢加劲钢板剪力墙的门槛刚度及第二门槛刚度计算公式。研究结果表明,受压型加劲肋对加劲板的临界剪切屈曲应力提高明显,随肋板刚度比的增大,加劲板的剪切屈曲应力增大,而受拉型加劲肋对板的屈曲荷载提高有限;当肋板刚度比达到第二门槛刚度时,加劲肋可以完全约束加劲边的面外位移和转动。当提高加劲肋的抗扭抗弯刚度比时,能够有效降低加劲肋的门槛刚度,因此,建议加劲肋的抗扭抗弯刚度比不低于0.307。     

斜向槽钢加劲钢板剪力墙弹性剪切屈曲研究

通过对剪切作用下的闭口斜加劲钢板剪力墙进行有限元弹性屈曲分析,研究了肋板刚度比和抗扭抗弯刚度比对斜向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲性能及其加劲门槛刚度的影响。通过有限元分析,得到了斜向加劲钢板剪力墙临界剪切屈曲应力随内填板跨高比和加劲肋抗扭抗弯刚度比变化的关系曲线。考虑加劲肋对内填板加劲边转动约束,提出了第二门槛刚度,并给出了具有良好精度的斜向槽钢加劲钢板剪力墙的门槛刚度及第二门槛刚度计算公式。研究结果表明,受压型加劲肋对加劲板的临界剪切屈曲应力提高明显,随肋板刚度比的增大,加劲板的剪切屈曲应力增大,而受拉型加劲肋对板的屈曲荷载提高有限;当肋板刚度比达到第二门槛刚度时,加劲肋可以完全约束加劲边的面外位移和转动。当提高加劲肋的抗扭抗弯刚度比时,能够有效降低加劲肋的门槛刚度,因此,建议加劲肋的抗扭抗弯刚度比不低于0.307。     

发生畸变屈曲的纵向加劲板的受压试验

采用厚4.0mm,名义屈服应力为235.0MPa的中厚钢板制作板件,并分别设置不同刚度的纵向加劲肋,对此纵向加劲板进行受压破坏试验。对发生畸变屈曲或局部与畸变相关屈曲的纵向加劲板的受压极限承载力和性能进行试验和理论研究,结果表明:临界屈曲模式主要取决于纵向加劲肋的刚度和母板的宽厚比。对于某些加劲板,局部屈曲和畸变屈曲之间的相互作用非常明显。畸变屈曲构件和局部与畸变相关屈曲构件展示了较大的后屈曲强度。研究纵向加劲板的的畸变屈曲强度曲线。采用直接强度法提出设计强度简化公式,用于考虑纵向加劲板的畸变屈曲及局部与畸变相关屈曲。将强度曲线与试验和有限元结果对比,验证了曲线的正确性。通过试验研究,得出有关纵向加劲板的屈曲性能的一些结论。     

双向加劲钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性稳定性研究

在前人研究基础上,通过施加多道具有抗扭刚度的竖向槽钢加劲肋,然后再加1道没有抗扭刚度的横向板条加劲肋,对双面双向加劲的钢板剪力墙进行大量有限元弹性屈曲分析,最后提出钢板剪力墙弹性屈曲临界剪切应力和加劲肋门槛刚度的计算公式。数值计算结果表明:公式具有良好的精度,并且偏安全;影响加劲肋门槛刚度的关键因素是钢板剪力墙小区格宽高比、竖肋数目以及横竖肋板厚比。     

钢箱梁局部稳定性计算方法研究

由于钢箱梁纵向加劲肋受力比较复杂从而给计算带来不便。为简化计算,文章一方面提出钢箱梁受压部分在有无设置纵肋时的局部屈曲临界应力之差等效为纵肋的临界轴向压力并以此作为腹板在纯弯作用下纵肋局部稳定设计标准;另一方面,以相似截面形状压应力分布相似为基础,利用等效法将闭口和开口加劲肋与主钢板一起分别等效为箱形截面和T形截面;同时,在加劲肋属于全加劲时,不考虑加劲板横向变形的情况下,根据欧拉公式按加劲板惯性矩和宽度相等的原则将之等效为矩形截面钢板。     

各向同性和各向异性加劲板的局部屈曲和屈曲后的性能分析

研究了评估各向同性和各向异性加劲板的局部屈曲和屈曲后性能的方法。该方法考虑了2个加劲肋之间的加劲板块,用等效的各种不同刚度横向和转动弹簧代替其余的板块,作为所计算板块的弹性支座。在解决各向同性和具有任意边界条件的碾压对称组合板的局部屈曲问题时,采用二维里兹位移函数(pb-2Ritz)。通过板块的屈曲分析能准确地预测板的局部屈曲性能。最后,将此方法加以改进,用于预测表面已经局部屈曲的加劲板的屈曲后反应。选择适当的边界条件对所分析的构件在屈曲后性能的计算中是非常重要的。该方法计算的结果与相应的有限元结果符合较好。     

大跨度钢桥加劲板件板组局部弹性稳定分析

大跨度钢桥加劲板件由于板件幅面较大，一般采用正交异性加劲板件。采用新型的加劲肋一板单元分析了大跨度钢桥加劲板件板组的局部弹性稳定。针对U形加劲板提出等效的加劲板单元，讨论了等效加劲板单元等效换算板的横向分配刚度的计算方法和简化计算方法，并进行了算例验证。发现介绍的简化分析方法具有精度高，而计算空间比全真模型大大减少，故可用于大跨度钢桥加劲板件板组局部弹性稳定分析。     

钢板剪力墙结构竖向防屈曲简化设计方法

采用能量原理推导了设置竖向加劲肋钢板墙的弹性屈曲应力的简化计算公式,并根据理论公式进行了参数分析,研究了钢板高宽比、加劲肋数量、加劲肋与钢板刚度比以及加劲肋与钢板面积比等参数对钢板墙竖向屈曲荷载的影响。简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。研究表明,在钢板墙高宽比确定的情况下,加劲肋与钢板的刚度比是影响加劲板竖向屈曲荷载的主要因素,加劲肋与钢板的面积比对加劲板屈曲荷载的影响较小,加劲肋端部与周边框架不连接的钢板墙优于加劲肋端部与周边框架连接的钢板墙。     

交叉加劲钢板深梁弹性屈曲分析

以交叉加劲钢板深梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析其弹性屈曲性能,讨论了抗弯刚度比、跨高比、钢板深梁厚度对其弹性屈曲性能的影响;考虑钢板深梁在钢框架的弯剪受力特性,根据板的经典理论建立了交叉加劲钢板深梁屈曲荷载计算公式,提出了等效屈曲系数。结果表明:交叉加劲钢板深梁的临界屈曲荷载随抗弯刚度比增大而增大,但达到门槛刚度比后,增大幅度急剧减小,得到门槛刚度比约为10;临界屈曲荷载随跨高比和板厚的减小而减小,等效屈曲系数随板厚减小而增大;等效屈曲系数与跨高比关系曲线由二次抛物线形向波浪形渐变,交叉加劲钢板深梁受力特性由剪切主导向弯曲主导过渡。     

开孔薄板过屈曲分析的边界元法

从开孔薄板大挠度问题的一般数学理论出发．建立了一组新型边界积分方程用以求解开孔薄板的临界载荷、过屈曲分析。并且从分支理论出发，对离散的边界积分方程进行了分析和求解。通过算例．计算了环形板在中面内受均匀推力．横向为简支、夹紧情况下的屈曲载荷以及过屈曲状态。与已知结果吻合良好．证明边界元法对开孔薄板后屈曲状态的分析是有效的。与区域型解法比较．具有处理的矩阵维数少．输入数据量少．计算时间短等优点。     

设纵向加劲肋后矩形钢管混凝土柱屈曲机制分析及构造建议

针对搜集的38根设肋试件的轴压试验结果,采用ABAQUS进行了有限元计算。计算结果表明,轴压承载力与试验轴压承载力误差在7%以内,破坏模式与试验破坏模式吻合较好。根据相关试验数据,对加劲肋的工作机理及受力状态进行了分析。分析结果表明,平板加劲肋截面抗弯刚度对试件承载力有明显的影响,应选取合适加劲肋抗弯刚度及截面尺寸,才能既使组合构件的承载性能得到有效发挥,同时用钢量得到合理优化;钢管屈曲模式受加劲肋刚度的影响较大,随着加劲肋刚度的增大,钢管板件逐渐由在板件横向的一个半波转变为两个半波;当加劲肋刚度达到临界刚度后,加劲肋截面面积不再影响钢管屈曲模式,但试件的轴压承载力随加劲肋面积的增大而增大。     

板件中间加劲的复杂卷边槽钢轴压构件弹性畸变屈曲应力的实用计算法

为了研究板件中间加劲的复杂卷边槽钢轴压构件畸变屈曲临界应力的简便计算方法,应用有限条分析软件CUFSM对冷弯薄壁板件中间加劲的复杂卷边槽钢以及腹板中间V型加劲的复杂卷边槽钢共90个轴压构件进行数值模拟,分析各参数对构件弹性畸变屈曲临界应力的影响。经拟合分析,得出针对板件中间加劲的复杂卷边槽钢、腹板中间V型加劲的复杂卷边槽钢轴压构件的弹性畸变屈曲临界应力的简化计算公式,并验证该公式的有效性。     

竖向连接竖向加劲钢板墙弹性剪切屈曲性能分析

采用有限元软件ANSYS 10.0对多组竖向连接竖向加劲钢板墙(VV-SPSW)模型进行剪切荷载作用下的弹性屈曲分析,研究肋板刚度比、钢板厚度与跨高比、加劲肋根数与截面、肋间宽厚比等因素对VV-SPSW模型剪切屈曲性能的影响,探讨提高VV-SPSW临界剪切屈曲应力的方法。给出VV-SPSW剪切整体屈曲与局部屈曲的界限刚度比的取值范围,以及肋间宽厚比的合理取值区间。     

加劲板有限元屈曲分析

本文提出了加劲板屈曲分析的等参加劲板弯曲单元。在西文的方法中，加劲松件可放在平板单元内部任意位置，而不必放在节线上，由于等参二次单元能较容易地适应曲线边界，层状板材和横向剪切变形。公式暨能应用于薄板又能适用于厚板。并给出了各种正交含可变斜交角的斜交加劲板之临界荷载和加劲参数，其结果表明与某些文章发表过结果完全一致。     

钢板剪力墙任意布置单侧加劲肋的等效刚度

对任意布置纵向单侧加劲肋的钢板剪力墙单向轴压下的屈曲性能进行研究。采用隔离体分析法,把加劲肋和被加劲钢板离散成独立个体进行受力分析,考虑加劲肋扭转和剪切变形的影响,同时加劲肋和钢板在连接线处需满足变形协调条件,求得单侧加劲板单向轴压下的屈曲临界方程,对比双面对称加劲板的屈曲临界方程,获得单侧加劲肋等效为双面对称加劲肋的等效抗弯刚度和等效抗扭刚度的解析表达式,进而获得被加劲板参与加劲肋工作的有效宽度表达式。与有限元模拟结果进行分析比对表明,公式具有良好精度,适用于任意开口和闭口截面的单侧加劲肋板。通过单侧加劲肋的等效刚度表达式,可以把单侧加劲问题转化为双侧加劲问题。     

矩形钢管混凝土柱T形加劲肋设计方法

基于钢板弹性屈曲理论,提出了矩形钢管混凝土柱内设置T形加劲肋的技术措施和设计方法。对于板件宽厚比较大的矩形钢管混凝土柱,沿钢管壁纵向设置T形加劲肋,由于T形加劲肋翼缘部分包裹于混凝土内部,充分发挥加劲肋与混凝土的共同工作性能,改善钢管壁局部屈曲性能。采用能量法并考虑内部混凝土对钢管壁的侧向支撑作用,基于均匀受压四边固支板简化计算模型,推导了内设置T形加劲肋的柱壁板件临界应力计算公式。通过控制钢管壁全截面有效,并考虑加劲肋界限刚度比影响,提出了矩形钢管混凝土柱的T形加劲肋刚度限值要求。结果表明:T形加劲肋与混凝土的共同工作显著改善了钢管壁的局部屈曲性能;对于大宽厚比矩形钢管混凝土柱,通过合理设计T形加劲肋,仍可使钢管壁全截面有效,即先发生屈服而不是局部屈曲。     

非均匀竖向压应力作用下钢板剪力墙的剪切屈曲

采用有限元软件ABAQUS 6.10对非均匀压应力、剪应力共同作用时非加劲和竖向加劲钢板剪力墙进行屈曲分析,研究了非均匀竖向压应力对非加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力的影响,得到了竖向加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度。结果表明,非加劲钢板剪力墙临界屈曲剪应力随着钢板剪力墙宽高比、高厚比和非均匀压应力剪应力比的增大而减小,随着竖向压应力非均匀系数的增大而增加|加劲肋阈值刚度随着竖向压应力非均匀系数、小区格宽高比、加劲肋数目和加劲肋抗扭抗弯刚度比的增大而减小。     

两边连接交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲分析

采用ANSYS有限元软件对两边连接交叉加劲钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比对弹性屈曲系数的影响,并将分析结果与十字加劲板进行了比较.研究表明,交叉加劲肋能够显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载,其远大于十字加劲肋;随着墙板边长比和高厚比的增大,屈曲系数趋于减小;而较小的加劲肋宽厚比能使墙板获得较大的屈曲系数;最后给出了两边连接交叉加劲板弹性屈曲系数的计算公式.     

横向腹板加劲肋的合理设计模型

腹板加劲肋的现行设计方法在概念和加劲肋尺寸上有很大差异。为了给横向加劲肋提出一个合理、适用的有效设计方法，考虑了加劲肋上由拉力和外力作用产生的轴向压力，加劲肋上有效分隔腹板所必需的横向力和加劲板的整体屈曲趋势。为保证加劲肋的屈服不会在板屈服前发生，建立了相应的设计标准。