本文選題：正弦波紋腹板 + 波紋腹板H型鋼梁��； 參考：《西南石油大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：目前,H型鋼在我國處于舉足輕重的位置,而在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,H型鋼主要應(yīng)用于門式剛架的梁、柱和吊車梁等處。但普通平腹板H型鋼的高厚比受到限制,需要通過設(shè)置加勁肋等措施進(jìn)而提高其穩(wěn)定性能,這就大大增加了結(jié)構(gòu)的自重和工程造價(jià),因此,基于普通平腹板H型鋼存在著諸多問題,波紋腹板H型鋼的出現(xiàn)使得一系列問題迎刃而解。波紋腹板H型鋼梁以較薄厚度的波紋鋼板作為腹板,不需要加勁肋的協(xié)助便可獲得較好的剪切屈曲強(qiáng)度和剛度,大幅度地降低了材料用量,體現(xiàn)出顯著地經(jīng)濟(jì)效益�；诓y鋼腹板的優(yōu)越性,近年來國內(nèi)外學(xué)者已對(duì)該結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了一系列的研究,并得到有價(jià)值的結(jié)論。本文主要以正弦波紋腹板H型鋼梁為研究對(duì)象,運(yùn)用ABAQUS有限元軟件對(duì)其剪切屈曲性能進(jìn)行詳盡地研究,并與相同條件下的三角形波紋、矩形波紋腹板形式進(jìn)行抗剪切屈曲能力的對(duì)比；同時(shí)也對(duì)正弦波紋腹板的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以得到能夠降低材料用量的幾何參數(shù)值或取值區(qū)間。主要的研究內(nèi)容如下：(1)本文對(duì)波紋鋼腹板的屈曲理論進(jìn)行詳盡地闡述,包括抗彎屈曲理論、抗扭屈曲理論以及抗剪屈曲理論,其中重點(diǎn)對(duì)剪切屈曲的三種屈曲模式進(jìn)行介紹。在闡述波紋鋼腹板抗剪屈曲理論的過程中,針對(duì)本文的研究對(duì)象正弦波紋腹板H型鋼梁,并依據(jù)梯形波紋形式下屈曲強(qiáng)度的計(jì)算公式,本文推導(dǎo)出適用于正弦波紋腹板的整體屈曲強(qiáng)度τcr,g計(jì)算公式、局部屈曲強(qiáng)度τcr,l計(jì)算公式,以及后續(xù)優(yōu)化研究的約束條件即控制剪切應(yīng)力τ的計(jì)算公式；(2)本文應(yīng)用ABAQUS有限元軟件對(duì)簡(jiǎn)支條件下的正弦波紋腹板H型鋼梁進(jìn)行彈性屈曲分析,重點(diǎn)研究了H型鋼梁跨度L和正弦波紋腹板幾何參數(shù),包括腹板厚度t、腹板高度h、波長λ*、波幅H*對(duì)H型鋼梁屈曲性能的影響,得到了大量的臨界屈曲荷載值。隨后運(yùn)用Origin繪圖軟件繪制出尺寸參數(shù)與臨界屈曲荷載之間的變化關(guān)系曲線,最終總結(jié)出各個(gè)尺寸參數(shù)變化時(shí)臨界屈曲荷載的變化規(guī)律及結(jié)論。同時(shí),本文還對(duì)比分析了相同條件下三角形波紋、矩形波紋與正弦波紋抗剪切屈曲能力的異同點(diǎn),為今后多種波紋形式的全面發(fā)展提供理論依據(jù)；(3)本文運(yùn)用MATLAB優(yōu)化工具箱中的基本函數(shù)fmincon函數(shù)對(duì)正弦波紋腹板的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析和處理,重點(diǎn)對(duì)研究涉及的約束非線性問題和如何用MATLAB編寫約束函數(shù)M文件、目標(biāo)函數(shù)及其他約束條件作詳細(xì)地?cái)⑹�。通過MATLAB軟件的優(yōu)化處理,可以得到最優(yōu)解和目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值。結(jié)合腹板幾何參數(shù)對(duì)臨界屈曲荷載的影響規(guī)律,最終能夠獲得滿足正弦波紋腹板H型鋼梁屈曲能力且節(jié)約材料用量的幾何參數(shù)取值或取值區(qū)間。
[Abstract]:At present, H-shaped steel plays an important role in our country, while in steel structure building, H-shaped steel is mainly used in beam, column and crane beam of portal frame. However, the ratio of height to thickness of ordinary flat web H-section steel is limited, so it is necessary to improve the stability of H-section steel by means of stiffening rib, which greatly increases the weight of the structure and the engineering cost. Based on the common flat web H section steel, there are many problems, and the emergence of corrugated web H section steel makes a series of problems solved. The corrugated web H-type steel beam takes a thin corrugated steel plate as the web plate, and the shear buckling strength and stiffness can be obtained without the help of stiffening ribs. The material consumption is greatly reduced and the remarkable economic benefit is shown. Based on the superiority of corrugated steel web, scholars at home and abroad have carried out a series of research on the structure in recent years, and got valuable conclusions. In this paper, the shear buckling behavior of sinusoidal web H-beam is studied in detail by using ABAQUS finite element software, and it is compared with triangular corrugation under the same conditions. The shear buckling ability of rectangular corrugated web is compared, and the geometric parameters of sinusoidal web are optimized to obtain the geometric parameter or interval which can reduce the amount of material. The main research contents are as follows: (1) in this paper, the buckling theory of corrugated steel web plate is elaborated in detail, including bending buckling theory, torsional buckling theory and shear buckling theory, in which three buckling modes of shear buckling are introduced. In the course of expounding the shear buckling theory of corrugated steel web, aiming at the research object of this paper, the H-shaped steel beam with sinusoidal webs is calculated according to the formula of buckling strength under the form of trapezoidal ripple. In this paper, the formulas for calculating global buckling strength 蟿 crg and local buckling strength 蟿 crl for sinusoidal web are derived. In this paper, ABAQUS finite element software is used to analyze the elastic buckling of sinusoidal webs H-shaped steel beams under simply supported conditions. The effects of span L and sine ripple web geometry parameters, including web thickness, web height, wavelength 位 and amplitude H *, on the buckling behavior of H-type steel beams are studied, and a large number of critical buckling load values are obtained. Then the curve between the dimension parameter and the critical buckling load is drawn by using the Origin drawing software. Finally, the variation law and conclusion of the critical buckling load with the change of the dimension parameter are summarized. At the same time, the similarities and differences of the shear buckling resistance of triangular, rectangular and sinusoidal ripples under the same conditions are also analyzed. In this paper, the basic function fmincon function in MATLAB optimization toolbox is used to optimize the geometric parameters of sinusoidal web plate. The problem of constraint nonlinearity involved in the study and how to write the constraint function M file, objective function and other constraint conditions with MATLAB are described in detail. The optimal solution and the optimal value of the objective function can be obtained by the optimization of MATLAB software. Combined with the influence of web geometry parameters on critical buckling load, the geometric parameters or interval of critical buckling load can be obtained to satisfy the buckling capacity of sinusoidal web H-shaped steel beams and to save material consumption.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU392.1

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本文編號(hào)：1940535