受损伤圆钢管轴压杆件稳定极限承载力分析研究

被引量 : 0次 | 上传用户:lvchao222
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,圆钢管构件已广泛应用于网架、网壳、电力构架和海洋平台等空间结构中。上述这些结构大部分是高次超静定结构,它们受力状态比较复杂。虽然都经过严格的设计计算,以保证其在使用寿命期内有足够的强度,但在安装施工和使用期间,往往因受到冲撞和非正常荷载而产生弹塑性弯曲和凹陷等损伤,此外大气、受污染的水分等腐蚀性介质也可能在管壁上产生腐蚀损伤。这些形式的损伤都将引起杆件承载能力的降低,使结构局部构件的能力和状态产生明显的改变,其整体承载能力和使用寿命也将降低。这样,对于结构的原始设计计算将不再反映经一段使用以后的损伤结构的安全情况。因此,需要对带有损伤构件的结构的安全性进行重新评估,这样才能作出是否应该进行修复、更换损伤构件,或在一定的限制条件下继续使用的正确决定。而且,对于受损伤构件的研究不仅有关人身财产安全,同时也具有很大的经济价值,本文以电力构架中常用的圆钢管构件为研究对象,研究其在一般受损条件下的极限承载能力和稳定性能的变化情况。 在静载作用下,结构构件非线性静力失稳的现象是十分丰富多彩的。基于不同理论和针对问题侧重点的不同,常有多种分类方法。当所研究构件是在弹塑性阶段失稳时,稳定平衡微分方程变成非常系数微分方程,而无法求得其解析解。因此,对于大多数情况都需要采用数值方法进行求解。在构件分析中常用的数值方法大体上可以分成两类。一类是直接对微分方程求解。另一类是用总势能驻值原理或其他类似的有关能量的方法求解。本文研究同时考虑材料非线性和几何非线性的特点,采用数值积分方法,对受损圆钢管轴压杆件的极限承载能力进行分析。根据数值积分原理,编制受损圆钢管轴压杆件极限承载能力的计算程序,并对受损伤的杆件稳定极限承载力问题进行计算分析,讨论不同损伤情况对杆件稳定极限承载力的影响。 数值积分法的种类很多。本文计算中所采用的是泰勒级数法。这种方法的基本原理是:先建立构件任一截面的M—P—φ关系,然后通过对于整个构件内外力平衡和变形协调以及截面内力与变形之间的关系,求得构件极限荷载。该方法的计算过程可分为两大步骤:第一步根据截面内力平衡条件建立弯矩、压力和曲率之间的关系;第二步根据构件的变形曲线建立挠度、转角和曲率之间的关系。一般来说,进行截面分析的应力分布模式,主要有三种形式,分别称为弹性分布、单面塑性分布及双面塑性分布。在利用数值积分法计算杆件稳定极限承载力时,即使只是一个简单的构件也十分费时,有时甚至出现迭代无法收敛的情况。因此,本文在计算中应用了混合迭代手段,引入了M—P—φ近似计算公式,提高了计算效率,扩大了适用范围。本文用程序计算了无损伤圆管轴心受压杆件稳定极限承载力,并和其他一些计算方法和准则做了分析比较,验证了程序的正确性。 由于杆件在加工、运输、安装等过程中不可避免的存在一定的误差,一般都有一定的初始缺陷。本文利用编制的程序,对常见形式的初始缺陷对受损伤杆件的整体稳定性能的影响进行了讨论。结果表明:对不同长度的圆钢管轴压杆件,随着损伤凹口深度的增大,杆件的稳定极限承载力都会降低,杆件越短,承载力降低越多,当损伤程度很深时,杆件的极限承载力都趋于一个稳定的范围。对于给定长度的杆件,当最大损伤凹口深度一定时,损伤区域的位置对杆件的稳定极限承载力也有显著的影响,损伤区域越远离杆端,杆件的稳定极限承载力也降低越多;当损伤区域的位置也给定后,计算表明损伤区域的分布长度对杆件的极限承载力影响不大,但对杆件的荷载一侧移关系曲线影响很大。初偏心、初弯曲以及杆件长细比对受损伤圆管构件稳定极限承载力以及轴力一侧移曲线的影响和无损伤杆件的情况很相似,也就是说随着初弯曲、初偏心以及长细比的增大,杆件的稳定极限承载力将降低,所不同之处是初始缺陷对有损伤的杆件的不利影响进一步加大。 对于薄壁圆钢管构件,在轴向压力作用下,局部和整体相关屈曲也是一个不容忽视的问题。本文简要分析了考虑局部屈曲时的圆钢管杆件截面弯矩一曲率关系,给出了弯矩一曲率关系的闭合表达式。参照有局部损伤的杆件计算方法可知只需将某些条件略加修正,同样可用本文的数值积分程序来计算有局部屈曲的圆钢管轴压杆件。由于时间仓促,本文对此未作深入的讨论。 本文仅仅对受损伤圆钢管构件稳定极限承载力做了初步的分析。事实上,钢结构稳定研究领域尚有大量研究课题待做,今后需要进一步研究探索的方向有:构件局部与整体相关屈曲的性能、受损伤构件对其所在结构的性能的影响以及稳定问题的可靠性研究等。
其他文献
近年来,异形柱结构体系在我国发展迅速,各种相关的结构形式层出不穷。本文针对异形柱及空心砌块的特点,提出了“异形柱混凝土小型空心砌块组合结构体系”的概念。这种新型结构形
巴赫金是一位深刻狂欢化的思想大师。他的诗学思想博大精深,就象一个群星灿烂的天空,处处闪耀着深邃的思想之光。狂欢诗学就是其中最明亮的星座。巴赫金虽然没有为狂欢诗学网结
本文对采自广东汕头南澳海藻养殖场的羊栖菜Sargassum fusiforme进行了粗多糖提取工艺的优化研究。并通过对羊栖菜粗多糖进行分离、纯化和水解获得10个样品,对其中部分样品进
论文综述了耐磨涂层的研究概况,介绍了采用接枝聚合法制备具有互穿聚合物网络的聚氨酯(PU)改性环氧树脂(EP)胶粘剂,并对水力机械胶粘耐磨涂层的制备技术及性能进行了详细研究。
1998年,教育部批准建立网络学院,进行现代远程教育试点,以期依托重点高等院校实现现代远程教育的跨越式发展。以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术、通信技术的飞速发展,信息
<正>安德鲁·雅各布斯(Andrew Jacobs)是《纽约时报》北京分社的记者,作为汉语学习者,20世纪80年代他就来过中国。1998年安德鲁进入《纽约时报》工作,2008年被派驻北京。五年
在宗教情景中,跪拜意味着什么?脱帽意味着什么?献花意味着什么?诸如此类的表达生发意义,其基础又在哪里?这些貌似简单却又难于讲清楚的问题就是本项目的研究主题。 本项研究
氨基二硫代甲酸基团是一种优良的螯合剂,对痕量的贵重金属离子有良好的的捕集效果,但不与碱金属和碱土金属络合,故可以定量地回收和富集海水或其它稀溶液中的贵重金属离子。该活
扭摆法是测量物体转动惯量的有效方法,其不确定度分析是关键。本文推导了扭摆法测物体转动惯量准确的不确定度传递公式,得到各直接测量量及其不确定度对转动惯量不确定度的影
住房抵押贷款正在我国迅猛发展。即使是采用可变利率贷款模式,住房抵押贷款仍存在严重的利率风险。本文分析了可变利率住房抵押贷款利率风险产生的原因,探讨了可变利率住房抵