混用钢号蜂窝梁的整体与局部稳定性分析

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混用钢号蜂窝梁是指依据受力状态和破坏模式,翼缘和腹板采用不同强度等级钢材组合而成的蜂窝梁,不同强度等级钢材的合理搭配可以使其自身的性能得到充分的发挥,从而能够降低构件的自重和工程的造价。本文选取混用钢号蜂窝梁整体与局部稳定性分析这一课题进行研究,对于整体稳定性问题,首先,从理论出发推导了混用钢号蜂窝梁在三种典型荷载作用下的弹性弯扭屈曲临界荷载公式。其次,对混用钢梁弹塑性弯曲进行了静力分析,确定了混用钢梁在各受力阶段的特征弯矩表达式。之后,运用有限元软件ANSYS对两种不同截面组合形式的混用钢号蜂窝梁及相同截面尺寸的均质蜂窝梁进行了稳定极限承载力研究,分析了不同截面组合形式的混用钢号蜂窝梁与均质钢梁在稳定极限承载力和经济性等方面的差异。分析表明选用混用钢号蜂窝梁的结构设计理念,可以在满足结构承载力要求的同时优化钢材搭配,降低工程造价。对于局部稳定性问题,将蜂窝梁开孔腹板简化为四边简支开孔板,运用有限元软件ANSYS对其进行纯弯和均匀受剪作用下的稳定分析,观察了开孔板的屈曲特征,通过分析得出不同径高比、距高比和高厚比的开孔腹板与屈曲荷载的变化关系,利用所得数据进行回归分析,得到了屈曲系数同径高比和距高比的关系式,并将所得屈曲系数替代现有薄板弹性公式中的屈曲系数得到纯弯和均匀受剪开孔腹板的局部稳定计算公式,通过计算验证了公式的实用性。
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