薄壁型钢构件的整体稳定性分析

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伴随着轻型钢结构的广泛应用,作为其重要的结构材料,被誉为高效的经济型材—冷弯薄壁型钢开始受到国内外工程界的普遍关注,它在建筑行业尤其是轻钢房屋建设中的应用已日益广泛。冷弯薄壁型钢的出现及应用,开拓了提高材料利用率的新方法,在很大程度上节约了能源和资源,具有重大的环保意义。但是薄壁型钢构件也有其缺点,它的高强度、体型修长等特性使得构件的刚度偏低,在受力时易于失稳。因此,冷弯薄壁型钢的稳定性在结构设计中尤为重要。本文在对加强构件的开口薄壁杆件进行分析时,将整个杆件分为加强构件和开口薄壁杆件两部分。对开口薄壁杆件部分采用经典的符拉索夫理论和库尔布鲁纳-哈丁修正理论,加强构件对杆件的作用可以看成弹性支撑,从而建立了构件分析的计算模型。在假定的基础上建立冷弯薄壁型钢构件弯扭分析的计算模型,通过引入对偶变量,利用勒让德变化将问题的求解体系由拉格朗日体系导入哈密顿对偶求解体系,建立薄壁型钢构件稳定问题的哈密顿正则方程。然后运用两端边值问题的精细积分法和二分法求出在不同截面形式下临界荷载的精确数值解。计算过程中利用一致性理论得到了同时适用于开口、闭口及混合断面的哈密顿对偶方程,同时得出了带加强构件的开口冷弯薄壁型钢构件的临界荷载。本方法思路清晰,计算精度高,可推广应用于变截面或处于复杂外力状态下的构件的稳定性分析,为研究此类工程提供了一种新的求解思路,具有一定的工程参考价值。
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