蜂窝梁的整体和局部稳定分析

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蜂窝梁具有截面形式合理、抗弯刚度大、承载力高和经济效益显著等优点,因而被应用于厂房、办公楼、高层建筑、桥梁及轮船等工程,与其相关的研究也越来越广泛和深入。但是目前关于蜂窝梁稳定性方面的研究开展的并不充分,更缺乏简单统一的分析计算方法,因此针对该问题作进一步研究十分必要。本文主要针对圆孔蜂窝梁的整体稳定和局部稳定进行了分析研究,主要内容如下:将蜂窝梁翼缘和腹板分离,采用ANSYS对开孔腹板进行侧向纯弯分析求得挠度,由挠度-刚度关系式反算侧向刚度,得出其相对于实心腹板的折减系数。然后经拟合给出了该系数同开孔腹板的径高比和距高比的关系式。用该系数对蜂窝梁的自由扭转刚度进行必要的修正,代入实腹工字截面梁弯扭屈曲临界弯矩公式,得到蜂窝梁的相应计算值。最后通过对不同跨度、不同孔况、不同支撑条件和荷载形式下蜂窝梁的弯扭屈曲有限元分析,对比说明了联合应用修正刚度和既有公式的可行性。将蜂窝梁中的开孔腹板简化成四边简支开孔板,采用ANSYS对其进行纯弯及均匀受剪下的稳定分析,观察了开孔腹板的屈曲特征。在开孔板高厚比、孔洞数不变的情况下,针对孔洞的不同径高比和距高比进行了有限元分析,得出了其与弹性屈曲荷载的变化关系。利用所得的分析数据,反算其受弯和受剪屈曲系数,然后通过回归分析,得到了屈曲系数同开孔腹板径高比和距高比的关系式。将所得屈曲系数替代现有薄板弹性计算公式中的系数得到了开孔腹板单向受弯和均匀受剪的局部稳定计算公式。最后利用有限元分析了横向荷载下蜂窝梁的腹板稳定问题,并通过算例验证了开孔腹板局部稳定性公式的适用性。
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