薄壁加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用QuestionNO.考題三工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用作業(yè)薄壁加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)NameStudentNo.CollegeProfessionEmailAddressMobileNO.-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用摘要薄壁加筋結(jié)構(gòu)是航空、造船以及土木工程領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式，而其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其穩(wěn)定性能時(shí)設(shè)計(jì)的首要指標(biāo)，除此之外，強(qiáng)度和質(zhì)量要求也是本文重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。本

2、文利用大型通用的有限元軟件PATRAN設(shè)計(jì)了一種薄壁加筋結(jié)構(gòu)，較好的滿足了問題要求的性能指標(biāo)。關(guān)鍵字：數(shù)值模擬屈曲分析薄壁加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用目錄摘要1第一章薄壁加筋結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)31.1薄板的臨界失穩(wěn)載荷計(jì)算31.2薄壁桿的局部失穩(wěn)和總體失穩(wěn)41.3加筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析理論4第二章加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及思路簡(jiǎn)介52.1加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求52.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路52.2.1設(shè)計(jì)要求分析52.2.2屈曲分析理論估算52.3分析總結(jié)6第三章薄壁加筋結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬及

3、結(jié)果分析73.1初步確定模型73.2建立模型73.3結(jié)果分析83.4方案12的數(shù)值計(jì)算結(jié)果和分析總結(jié)93.4.1方案12的屈曲數(shù)值計(jì)算結(jié)果93.4.2分析總結(jié)10第四章總結(jié)10-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用第一章薄壁加筋結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)1.1薄板的臨界失穩(wěn)載荷計(jì)算如下圖1.1.1所示，一方板在X軸方向受均勻拉應(yīng)力σ的作用，為簡(jiǎn)要起見，僅給出理論公式及其邊界條件，推導(dǎo)過程省略。圖1.1.1薄板受力示意圖以下給出K值的取值及其邊界條件支持情況系數(shù)k值四邊簡(jiǎn)支四邊固支三邊簡(jiǎn)支，

4、與載荷平行一邊自由-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用1.1薄壁桿的局部失穩(wěn)和總體失穩(wěn)如圖1.2.1所示，常見的有以下幾種加筋型材，也就是薄壁桿件：Fig1.2.1薄壁桿件示意圖查參考書可得，失穩(wěn)載荷計(jì)算公式如下：1）薄壁桿件的總體失穩(wěn)：其中2）薄壁桿件的局部失穩(wěn)1.3加筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析理論加筋結(jié)構(gòu)示意圖如下：Fig1.3.1加筋結(jié)構(gòu)示意圖加筋板件所能承受的最大總載荷為：其中，，-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工

5、程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用第二章加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及思路簡(jiǎn)介本章主要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提出設(shè)計(jì)思路，并作一定的理論計(jì)算，為下一章的數(shù)值模擬提供參數(shù)設(shè)計(jì)的范圍和具體的結(jié)構(gòu)形式。2.1加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：1、結(jié)構(gòu)承受單向壓縮載荷，壓縮載荷>1.0×106N2、結(jié)構(gòu)的受載邊長(zhǎng)不得小于500mm，結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度大于500mm3、材料彈性模量為70000N/mm2密度為2.8×10－6kg/mm34、受壓結(jié)構(gòu)在壓縮載荷作用下不許出現(xiàn)總體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)5、結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力小于500MPa6、結(jié)構(gòu)重量<0.007kg/mm（單位長(zhǎng)度） 2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路本節(jié)主要分析設(shè)計(jì)要求，并就設(shè)計(jì)要求

6、做一定的模型簡(jiǎn)化，應(yīng)用第一章理論進(jìn)行一定的估算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2.2.1設(shè)計(jì)要求分析上述材料已給定，不需另外設(shè)計(jì)。而結(jié)構(gòu)的大小取最低要求，即為板長(zhǎng)寬為500mm*500mm.此時(shí)考慮質(zhì)量要求和強(qiáng)度要求可得：1、截面積最大為2500mm22、等效厚度為5mm3、最大承載均布?jí)毫?00MPa4、最大承載壓縮載荷為1.25e-6N2.2.2屈曲分析理論估算：若該板不加筋，根據(jù)第一章中理論計(jì)算公式，可得t=5時(shí)σcr=20.49MPa，Pcr=92.24MPa。明顯不滿足要求，所以必須加筋。應(yīng)用第三章中的加筋板的屈曲理論，計(jì)算板的臨界載荷隨加筋數(shù)量的影響。由

7、于t<1或t>3.5時(shí)，該臨界載荷參考性較低，故本文只給出以下幾種厚度板的臨界隨加緊數(shù)量的變化：-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用Fig2.2.1板的臨界載荷隨厚度和加筋數(shù)量的影響2.3分析總結(jié)有圖可知，選定板的厚度為2—2.5左右的范圍是可靠的，加筋為9-10根，臨界應(yīng)力在300-500MPa之間。加筋形式初選為L(zhǎng)型和Z型（如下圖2.2.2所示），和壁板用鉚釘連接，共同承壓。Fig2.2.2左為L(zhǎng)型，右為Z型-10-NanjingUniversityofAeronauti

8、cs&Astronautics工程結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用第三章薄壁加筋結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬及結(jié)果分析3.1初步確定模型：在初步的數(shù)值模擬中，