薄壁結(jié)構(gòu)非線性分析及穩(wěn)定性研究.pdf

1、薄壁桿件廣泛應用于房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)和航空工業(yè)中.開口薄壁桿件如Z形、槽型和角鋼等,其剪心和形心往往不重合.因此薄壁桿件有著復雜的結(jié)構(gòu)行為.當橫向荷載不通過剪心時將發(fā)生扭轉(zhuǎn),由于開口截面的特性扭轉(zhuǎn)的同時出現(xiàn)翹曲及彎扭耦合現(xiàn)象.準確計算其穩(wěn)定極限承載力對薄壁結(jié)構(gòu)的設計非常重要.論文對由任意開口薄壁桿件組成的剛架的大位移問題進行研究,提出了一種薄壁桿件幾何非線性分析的有限元模型.基于符拉索夫的基本假定,從一般連續(xù)介質(zhì)的虛位移原理推導出薄壁桿

2、件的總勢能泛函.該模型所有位移參數(shù)和翹曲函數(shù)都定義于剪心以考慮彎扭耦合項.空間薄壁梁單元的變形除了常規(guī)的拉壓、彎和扭轉(zhuǎn)外,還包括了彎扭耦合、扭轉(zhuǎn)引起的翹曲、有限轉(zhuǎn)動和Wagner效應.橫向位移和扭轉(zhuǎn)角采用三次插值函數(shù)模擬、軸向位移采用線性插值函數(shù)模擬,推導了線性剛度矩陣和幾何剛度矩陣.建立了用于有限轉(zhuǎn)動分析的單元修正矩陣.弧長法結(jié)合Newton-Raphson法用于求解非線性方程.通過與理論解和其它數(shù)值解的比較驗證本文模型準確性和有效性