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《薄壁結(jié)構(gòu)的空間變形分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文理論”3。該理論引入了合理的基本假定，并給出了相應(yīng)的計算理論。以此為基礎(chǔ)，薄壁構(gòu)件的計算方法建立在兩個獨立的理論體系之上，一個是“平面彎曲理論”，它采用平截面假定，計算構(gòu)件的平面變形；一個是“約束扭轉(zhuǎn)理論”，它采用兩個基本假定：①剛周邊假定②桿件中面剪切變形為零，計算構(gòu)件的翹曲變形。前者也常稱為縱向力系平衡理論，后者常稱為橫向力系平衡理論，所論述的變形對象，前者是橫截面的縱向彎曲變形，后者是截面的縱向扭轉(zhuǎn)變形。由于經(jīng)典薄壁理論對薄壁構(gòu)件變形和內(nèi)力的上述人為分割，而沒有進一步研究薄壁構(gòu)件平面變形和翹曲變形的內(nèi)在聯(lián)系和相互協(xié)調(diào)，在應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)經(jīng)典薄壁理論存在下列一些問題：①
2、由于平面彎曲理論和約束扭轉(zhuǎn)理論相互獨立，各有自身定義的力因素和坐標(biāo)系，不能在計算過程中以截面為對象進行內(nèi)力疊加和變形化簡，只能對各自最后算出的應(yīng)力和位移合成相加。這樣做的結(jié)果是計算繁難，導(dǎo)不出兼容彎曲、扭轉(zhuǎn)的變形和應(yīng)力的統(tǒng)一算式，自然也就不能建立薄壁構(gòu)件在空間失穩(wěn)時的整體屈曲模態(tài)和相應(yīng)f臨界力的算式，只好把空間穩(wěn)定問題人為地硬分為面內(nèi)穩(wěn)定問題和面外穩(wěn)定問題，這在概念上和計算上都很繁瑣，特別是進入二階分析后，由此累積的困難，很難應(yīng)用于實際工程。②剛周邊假定不能適用于任何情況。工程中有一類不符合剮周邊假定的薄壁構(gòu)件，其翹曲變形包括整體翹曲變形、相對翹曲變形和畸變翹曲變形，如何對它們進行分析和計算，
3、經(jīng)典理論沒有給出回答。③對剪切中心不能完整解釋。經(jīng)典理論將薄壁構(gòu)件的剪切中心(又稱為彎曲中心)定義為在與兩主慣性軸平行的橫向力作用下，截面剪應(yīng)力合力作用線的交點。當(dāng)外力作用線通過剪切中心時，截面剪應(yīng)力合力與外力平衡，桿件僅發(fā)生平面彎曲變形。然而，在純彎曲的桿件中，截面根本不存在剪應(yīng)力，根據(jù)什么判斷桿件僅發(fā)生平面變形呢?④在內(nèi)力的分析中，經(jīng)典理論要進行繁雜的截面幾何特性計算，而且由于經(jīng)典理論兩個理論板塊的獨立性，在薄壁結(jié)構(gòu)的計算中也增加許多困難。例如，當(dāng)我們考察薄壁梁翼緣上的支撐時，要先把它理解為作用于截面彎曲中心的支撐，計算出彎曲效應(yīng)，再考慮到該支撐的偏心作用，計算其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，然后兩者迭加，按
4、支撐處位移為零的條件確定支反力數(shù)值。如此曲折的推理和運算過程，必然帶來概念理解和工程應(yīng)用上的困難。尤其是涉及到縱向錯位支座梁和變截面梁的問題時，經(jīng)典理論往往顯得無能為力。⑤在實際工程應(yīng)用中，對于薄壁壓彎構(gòu)件仍只視為“雙向偏心受壓柱”，在它的強度驗算中人為的作一些“適當(dāng)”的放大。在穩(wěn)定的計算中，則把空間失穩(wěn)折算為面內(nèi)彎曲失穩(wěn)，通過換算長細比，“借用”彎曲失穩(wěn)時的折算系數(shù)，作為控制1緒論設(shè)計的方法，以間接考慮初始缺陷、殘余應(yīng)力以及荷載偏心對翹曲的影響。由于傳統(tǒng)薄壁桿件理論的不完善，現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范采用的上述實用計算方法，對于鋼結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用起到很大的促進作用，但同時我們也應(yīng)該看到上述方法帶有很大的
5、近似性，完全掩蓋了薄壁構(gòu)件空間失穩(wěn)的機理、臨界力因素的涵義、可能出現(xiàn)的失穩(wěn)模態(tài)、二階應(yīng)力分布等一系列問題。而且由于理論的不完善，使實際工程中存在安全隱患或材料浪費，也使復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析變得不可行，制約了輕鋼結(jié)構(gòu)的推廣蚴。為了解決上述問題，統(tǒng)一表達薄壁構(gòu)件的翹曲變形，同時對多種變形進行描述，必須對經(jīng)典理論的兩個獨立的板塊進行改造，重新架構(gòu)一套新的統(tǒng)一理論。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者在這方面都作了嘗試，其中有代表性的成果是“廣義梁理論”和“翹曲理論”?！皬V義梁理論”是由德國的R．Schart教授提出韻“1。該理論以單肢板內(nèi)、外力系平衡，各單肢板連接處的節(jié)點縱向變形協(xié)調(diào)(脊線應(yīng)變相等)而建立起薄壁構(gòu)件內(nèi)力
6、分析的控制方程并求解?！奥N曲理論”是由李開禧教授經(jīng)過多年的潛心研究兩提出的。該理論采用了三條新的假定，利用兩大工具：彎矩矢量和轉(zhuǎn)角向徑，使薄壁構(gòu)件的截面空間內(nèi)力平面化，空間變形一維化，推導(dǎo)出了以繞定軸轉(zhuǎn)動為核心的薄壁桿件的實用解析方法。該方法大幅度的簡化了薄壁桿件的一階分析和二階分析，使薄壁桿件的內(nèi)力分析象初等材料力學(xué)和初等結(jié)構(gòu)力學(xué)一樣簡單。針對一階分析，在本文的第二部分一翹曲理論概要中還要對該理論進行更為詳細的介紹。1．3目前薄壁結(jié)構(gòu)研究的局限性目前，對薄壁結(jié)構(gòu)的分析計算都是以伏拉索夫等學(xué)者建立的“約束扭轉(zhuǎn)理論”為基礎(chǔ)的。從計算方法上來說，在求解超靜定薄壁結(jié)構(gòu)的時候，力法和位移法仍然是典型的
7、基本方法；另外，比較復(fù)雜的情況需要借助計算機用矩陣位移法來求解。這就是目前薄壁結(jié)構(gòu)的主要分析思路，它在工程應(yīng)用中發(fā)揮了巨大作用。但是，正如前文所述，由于其基礎(chǔ)理論自身還存在一些原則性的缺陷。所以它只有在一定的條件下才有效。具體來說，以該理論為基礎(chǔ)，用傳統(tǒng)方法求解薄壁結(jié)構(gòu)時，有一定的局限性，綜合敘述如下【5】：①對于簡單的超靜定薄壁連續(xù)梁，要求：1)各跨薄壁桿件的截面形式相同：2)相鄰跨薄壁桿件截面
