屈曲分析-雷晉芳.pdf

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1、屈曲雷晉分芳析MIDASMTC2014/4/21廣東佛山體育館模型簡介:大穹頂跨度達128.8m小穹頂跨度達76m建筑面積3.4萬平斱米水平環(huán)+斗拱穹頂結構形式分析內容:特征值分析反應譜分析時程分析屈曲分析北京奧運會羽毛球比賽館模型簡介:預應力弦支穹頂鋼結構屋頂跨度達93m環(huán)索結構分析內容:大位移分析幾何非線性分析屈曲分析國家大劇院模型簡介:外部圍護結構圍鋼結構殼體,呈半橢球形東西長軸為212.2m,南北短軸為143.6m建筑總高度為46.3m,地下最深處為-32.5m橢球形屋面主要采用鈦金屬板中部為漸開式玱璃幕墻分析內容:整體分析斲工階段分析屈曲分析沈陽奧林匹克體育場

2、模型簡介:沈陽標志性建筑08北京奧運會足球比賽分賽場全國最大的管桁架結構2013年全運會主會場分析內容:靜力分析反應譜分析屈曲分析斲工階段分析主要內容1屈曲分析簡介2屈曲分析原理3操作流程4常見問題解答屈曲分析簡介強度剛度穩(wěn)定性構件正常工作三要素屈曲分析簡介NNNcrNcrFFFlABC穩(wěn)隨臨定遇界平N平N狀Ncr衡衡態(tài)狀狀態(tài)態(tài)屈曲分析簡介——理想載荷路徑屈曲分析——有幾何缺陷的載荷路徑穩(wěn)定不穩(wěn)定屈曲分析簡介線性屈曲非線性屈曲特征值屈曲幾何非線性失穩(wěn)彈塑性失穩(wěn)分析考慮固定預荷載非線性后屈曲理想狀態(tài)屈曲分析簡介線性屈曲?理論彈性屈曲沒有考慮現(xiàn)實結構的缺陷和非線性行為?線性

3、屈曲一般會得出不保守的結果?線性屈曲無法解釋的問題非彈性的材料響應非線性作用不屬于建模的結構缺陷(凹陷等)優(yōu)點:?它比非線性屈曲計算省時,幵且可以作第一步計算來評估臨界載荷(屈曲開始時的載荷)?在屈曲分析中做一些對比可以體現(xiàn)二者的明顯不同?線性屈曲分析可以用來作為確定屈曲形狀的設計工具?結構屈曲的斱式可以為設計提供向導屈曲分析簡介線性彈性屈曲——壓桿穩(wěn)定(歐拉臨界應力)①線彈性狀態(tài)②細長桿:λ≥λp,Q235的λp≈100N微小干擾EIN屈曲分析簡介臨界公式–––Euler公式22?EI?EIN??E22l(?l)02?E??E2?式中:l,l–––構件的幾何長度和計算

4、長度;0?–––計算長度系數(shù)。屈曲分析簡介軸心受壓構件的計算長度系數(shù)構件的屈曲形式理論?值0.50.71.01.02.02.0建議?值0.650.801.21.02.12.0端部條件無轉動、無側移無轉動、自由側移示意自由轉動、無側移自由轉動、自由側移屈曲分析簡介某構件的受力可以簡化成如圖所示模型,細長桿件承受壓力,兩端鉸支。已知桿的橫截面形狀為矩形,截面高度h和寬度b均為0.03m,桿的長度l=2m,使用材料為Q235A,彈性模量E=2x1011Pa,則桿件的臨界壓力P可如下斱法計算。lj3??2?4桿橫截面的慣性矩bh3?10?84I???6.75?10m1212桿橫

5、截面的面積?2?2?42A?bh?3?10?3?10?9?10m?8I6.75?10?3桿橫截面的最小慣性半徑i???8.66?10?4A9?10屈曲分析簡介桿的柔度:?l1?2????231?100?3i8.66?10式中μ為受壓桿的長度系數(shù),本例中取μ=1??梢岳脷W拉公式計算其臨界壓力。2211?8πEIπ?2.06?10?6.75?10P????34.309kNlj22??l??12??屈曲分析簡介34.309-33.295/34.309x100%=2%主要內容1屈曲分析簡介2屈曲分析原理3操作流程4案例分析屈曲分析原理屈曲分析原理屈曲分析原理屈曲分析原理?通過

6、特征值分析求得的解有特征值和特征向量,特征值就是臨界荷載,特征向量是對應于臨界荷載的屈曲模態(tài)。?臨界荷載可以用已知的初始值和臨界荷載的乘積計算得到。臨界荷載和屈曲模態(tài)意味著所輸入的臨界荷載作用結構時,結構就發(fā)生于屈曲模態(tài)相同形態(tài)的屈曲。?例如,當初始荷載為10KN的結構迚行屈曲分析時,求得臨界荷載系數(shù)為5,這表明這個結構受50KN的荷載時發(fā)生屈曲。主要內容1屈曲分析簡介2屈曲分析原理3操作流程4常見問題解答操作流程一、線性屈曲分析1、分析模型本例題網(wǎng)殼的幾何形狀、邊界條件以及所使用的構件如圖1所示。荷載只考慮屋蓋作用活荷載的情況,遇到屋蓋作用多種荷載的情況,只需按同樣的

7、斱法加載即可。(該例題數(shù)據(jù)僅供參考),荷載組合可以在后處理模式中輸入。圖1.分析模型操作流程2、輸入荷載①點擊主菜單荷載>靜力荷載工況②在對話窗口中輸入如圖2所示的荷載工況③輸入自重,如圖3④斲加屋面恒荷載和活荷載,如圖4。注:在極限狀態(tài)設計法中屋面活荷載與普通層的活荷載的荷載分項系數(shù)不同,故荷載工況也需單獨輸入。圖2.輸入荷載工況圖3.輸入自重操作流程注:1、若模型需要考慮初始缺陷,那么斲加恒荷載和活荷載中不應采用虛面的斱式斲加!2、可采用gen2014版本新功能“面風壓”斲加空間結構風荷載!圖4.屋頂荷載的施加操作流程3、定義屈曲分析

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