本文關(guān)鍵詞：雙層門(mén)式剛架屈曲的理論分析與計(jì)算機(jī)模擬

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【摘要】：隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,門(mén)式剛架作為一種輕型鋼結(jié)構(gòu),被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)廠房、機(jī)庫(kù)、橋梁、體育館、展覽廳等，而且能夠成熟地應(yīng)用于航空、國(guó)防及民用工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。其屈曲問(wèn)題是力學(xué)領(lǐng)域和工程界活躍的研究課題之一,受到了廣大研究者的關(guān)注。基于此,本文對(duì)門(mén)式剛架的靜、動(dòng)力屈曲問(wèn)題進(jìn)行了理論分析和計(jì)算機(jī)模擬。 1.簡(jiǎn)要概述了剛架靜、動(dòng)力屈曲問(wèn)題的研究現(xiàn)狀,對(duì)現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述和分析,總結(jié)了剛架靜、動(dòng)力屈曲問(wèn)題研究的主要方法及結(jié)論。 2.基于Hamilton原理導(dǎo)出的雙層門(mén)式剛架屈曲的控制方程,理論研究了無(wú)側(cè)移和有側(cè)移雙層門(mén)式剛架在不同約束條件下的靜力屈曲問(wèn)題,結(jié)合問(wèn)題的邊界條件求解屈曲控制方程,給出了雙層門(mén)式剛架靜力臨界屈曲條件的解析表達(dá)式以及屈曲時(shí)梁、柱的模態(tài)方程。用MATLAB編程計(jì)算雙層門(mén)式剛架的臨界屈曲條件,得到了屈曲參數(shù),進(jìn)而可得到柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ和臨界屈曲荷載。 當(dāng)無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架的梁柱線(xiàn)剛度之比A在0.1-30范圍內(nèi)時(shí),理論值與模擬值的誤差范圍為1%以?xún)?nèi),計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ隨著A的增大而減小。當(dāng)A大于30時(shí)理論值與模擬值誤差超過(guò)2%,計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ理論值隨著A的增大而減小且趨近于0.5000,而計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ模擬值隨著A的增大而增大,即在A處于30～40之間時(shí),剛架的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)出現(xiàn)極值點(diǎn)。 當(dāng)有側(cè)移雙層門(mén)式剛架的梁柱線(xiàn)剛度之比A在0.1-8范圍內(nèi)時(shí),理論值與模擬值的誤差范圍為1%以?xún)?nèi),計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ隨著A的增大而減小。當(dāng)A大于10時(shí)理論值與模擬值誤差超過(guò)2%,計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ理論值隨著A的增大而減小且趨近于1.0,而計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ模擬值隨著A的增大而增大,即在A處于10～15之間時(shí),剛架的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)出現(xiàn)極值點(diǎn)。 3.考慮應(yīng)力波效應(yīng),理論研究了無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架在柱腳固接約束條件下的動(dòng)力屈曲問(wèn)題。結(jié)合問(wèn)題的邊界條件求解了基于Hamilton原理導(dǎo)出的雙層門(mén)式剛架動(dòng)力屈曲的控制方程,給出了雙層門(mén)式剛架動(dòng)力臨界屈曲條件的解析表達(dá)式以及屈曲時(shí)梁、柱的模態(tài)方程。用MATLAB編程計(jì)算雙層門(mén)式剛架的動(dòng)力臨界屈曲條件,得到了動(dòng)力屈曲參數(shù),進(jìn)而可得到柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ和屈曲參數(shù)k1。 4.運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)雙層門(mén)式剛架的靜、動(dòng)力屈曲進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,約束條件為柱腳鉸接、固接；工況為剛架柱頂作用集中荷載、均布荷載、三角形荷載、梯形荷載等；得出以下結(jié)論： (1)在均布荷載作用下,無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架上下柱同時(shí)達(dá)到屈曲臨界荷載。荷載值不同的均布荷載作用到結(jié)構(gòu)上模擬得到的結(jié)構(gòu)臨界屈曲荷載值卻是相同的。由此可知,不同均布荷載作用下,結(jié)構(gòu)的屈曲特征值是呈線(xiàn)性比例變化的。 (2)在梯形荷載作用下無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架的結(jié)構(gòu)屈曲臨界荷載值并不等于由其分解而得的三角形荷載和均布荷載作用下的結(jié)構(gòu)臨界屈曲荷載值之和。從而得到不規(guī)則荷載分解成規(guī)則荷載后,相對(duì)應(yīng)的不同臨界屈曲荷載值并不符合疊加原理。
【關(guān)鍵詞】：雙層門(mén)式剛架 靜力屈曲 動(dòng)力屈曲 屈曲參數(shù) 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：O344.1
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 門(mén)式剛架屈曲研究的發(fā)展12-15
• 1.1.1 門(mén)式剛架介紹12
• 1.1.2 門(mén)式剛架的特點(diǎn)和適用范圍12-13
• 1.1.3 結(jié)構(gòu)形式及有關(guān)要求13-15
• 1.2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題概述15-16
• 1.2.1 屈曲的概述15
• 1.2.2 彈性穩(wěn)定的類(lèi)別15-16
• 1.3 門(mén)式剛架的屈曲研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 門(mén)式剛架的靜力屈曲研究16-20
• 1.3.2 門(mén)式剛架的動(dòng)力屈曲研究20
• 1.3.3 門(mén)式剛架的屈曲實(shí)驗(yàn)研究20
• 1.4 屈曲準(zhǔn)則20-23
• 1.4.1 靜力屈曲準(zhǔn)則21
• 1.4.2 動(dòng)力屈曲準(zhǔn)則21-23
• 1.5. 數(shù)值模擬軟件ANSYS簡(jiǎn)介23-25
• 1.5.1 ANSYS的發(fā)展23-24
• 1.5.2 ANSYS有限元的常用術(shù)語(yǔ)24-25
• 1.6 本文所做的工作25-26
• 第二章 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架的靜力屈曲26-39
• 2.1 引言26
• 2.2 無(wú)側(cè)移柱腳鉸接的雙層門(mén)式剛架的屈曲26-31
• 2.2.1 剛架柱屈曲控制方程的求解28-29
• 2.2.2 剛架梁屈曲控制方程的求解29-30
• 2.2.3 無(wú)側(cè)移剛架的臨界屈曲載荷30-31
• 2.3 無(wú)側(cè)移柱腳固接的雙層門(mén)式剛架的屈曲31-39
• 2.3.1 雙層門(mén)式剛架柱屈曲控制方程的求解32-34
• 2.3.2 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架梁屈曲控制方程的求解34-35
• 2.3.3 雙層門(mén)式剛架的臨界屈曲載荷35-39
• 第三章 有側(cè)移雙層門(mén)式剛架的靜力屈曲39-49
• 3.1 引言39
• 3.2 柱腳固接剛架的屈曲理論推導(dǎo)39-49
• 3.2.1 雙層門(mén)式剛架柱屈曲控制方程的求解40-42
• 3.2.2 雙層門(mén)式剛架梁屈曲控制方程的求解42-43
• 3.2.3 有側(cè)移雙層門(mén)式剛架的臨界屈曲載荷43-49
• 第四章 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架的動(dòng)力屈曲49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 雙層門(mén)式剛架動(dòng)力屈曲的理論分析49-59
• 4.2.1 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架的動(dòng)力屈曲控制方程的求解49-51
• 4.2.2 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架柱的動(dòng)力屈曲模態(tài)方程的求解51-52
• 4.2.3 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架梁的動(dòng)力屈曲模態(tài)方程的求解52-53
• 4.2.4 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架的動(dòng)力屈曲臨界荷載的求解53-59
• 第五章 雙層門(mén)式剛架靜動(dòng)力屈曲的計(jì)算機(jī)模擬59-76
• 5.1 引言59-60
• 5.2 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架靜力屈曲計(jì)算機(jī)模擬60-61
• 5.3 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架在多種工況下的屈曲計(jì)算機(jī)模擬61-70
• 5.3.1 模型的建立61
• 5.3.2 荷載的施加61-62
• 5.3.3 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架靜力線(xiàn)性屈曲模擬計(jì)算過(guò)程62-67
• 5.3.4 結(jié)論67-68
• 5.3.5 無(wú)側(cè)移雙層門(mén)式剛架靜力非線(xiàn)性屈曲模擬計(jì)算過(guò)程68-70
• 5.4 有側(cè)移雙層門(mén)式剛架在多種工況下的屈曲計(jì)算機(jī)模擬70-73
• 5.4.1 模型的建立70
• 5.4.2 荷載的施加70-71
• 5.4.3 有側(cè)移雙層門(mén)式剛架靜力線(xiàn)性屈曲模擬計(jì)算過(guò)程71-73
• 5.5 雙層門(mén)式剛架動(dòng)力屈曲的計(jì)算機(jī)模擬73-76
• 5.5.1 模型的建立74
• 5.5.2 荷載的施加74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

【參考文獻(xiàn)】

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5 李少泉;無(wú)側(cè)移剛架彈性屈曲的簡(jiǎn)化分析[J];鋼結(jié)構(gòu);1999年04期

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本文編號(hào)：647596