不规则横截面形状薄壁结构的横向稳定分析

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本文主要分析了具有不规则横截面形状的薄壁结构在横向荷载下的稳定问题。分析方法采用转换B3样条有限杆元法,其结果与采用分段线性函数的有限杆元法以及Vlasov经典理论作比较。利用该方法进一步分析了阶梯型变截面薄壁结构的横向稳定问题。 本文方法基于能量方程和变分原理。在分析时,首先建立薄壁结构在屈曲的能量方程,然后利用转换B3样条函数将横截面上的纵向翘曲位移离散,而横向位移用横截面形心处的位移表示;分析中采用了一些合理的假定。方法采用静力分析中位移的一般解代替屈曲位移时的可能位移,利用变分原理(屈曲分析采用位移变分原理)形成刚度矩阵,最后通过求解刚度矩阵的特征值和相应的特征向量,即可得到屈曲荷载和相应的屈曲模态。 本文采用的转换B3样条有限杆元法考虑了杆壁中面上的剪切变形,能有效地反映剪力滞后效应。转换B3样条函数以实际的结点位移为未知量,易于满足横截面各分肢交接处的位移协调;而且其单元未知量数目不固定,从而增加了方法的灵活性;避免了扇形坐标,使分析更加简便。这套样条插值系统适用于任意横截面形状的薄壁结构,为样条函数的应用开辟了一条新的途径。
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