鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接的力學(xué)建模與非線(xiàn)性分析研究

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1、隸。軔大·粵碩士學(xué)位論文萬(wàn)方數(shù)據(jù)鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接的力學(xué)建模與非線(xiàn)性分析研究中國(guó)南京東南大學(xué)二零一四年五月萬(wàn)方數(shù)據(jù)MechanicalmodelingandnonlinearAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHOUJian．ruSu

2、：rvisedbySupervisedbyProf．FEIQing—guoDepartmentofEngineeringMechanicsSoutheastUniversityApril2014礬以I帆№I●刪弘㈣皚h刪廳t膩0．1

3、■Ⅲ帥㈣吣哪■rw刪幻～嘲UanU0r丘仃m吼∞e幔an’．LA沙站∞f【剛dhg．d．n飛ra．慢dnS韁默滄nSyana萬(wàn)方數(shù)據(jù)東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名：f虱自左日期：箜f￡篁：至拿東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書(shū)館有權(quán)保留本

4、人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布(包括以電子信息形式刊登)論文的全部?jī)?nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布(包括以電子信息形式刊登)授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。研究生簽名：國(guó)白壘導(dǎo)師簽萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要在一般鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中，鋼結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)總是被假定為鉸接或者完全剛接。而在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)中，鉸接和完全剛接都是不存在的。換言之，所有的鋼節(jié)點(diǎn)都是半剛性的。雖然將鋼節(jié)點(diǎn)假設(shè)為鉸接或者完全剛接可以簡(jiǎn)化鋼結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)，但基于這種假定的設(shè)計(jì)可能造成鋼材浪費(fèi)甚

5、至使結(jié)構(gòu)不安全。目前，國(guó)內(nèi)外缺乏完善的半剛性鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)方法，關(guān)于半剛性的研究主要基于彎矩．轉(zhuǎn)角關(guān)系已經(jīng)獲得的情況下，較少關(guān)于如何獲得彎矩．轉(zhuǎn)角關(guān)系的研究。因此，本文主要研究半剛性連接節(jié)點(diǎn)的力學(xué)分析以及半剛性鋼結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)分析，完成了以下工作：1、提出采用非協(xié)調(diào)實(shí)體單元對(duì)半剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確建模分析。分析了協(xié)調(diào)實(shí)體單元剪切自鎖以及沙漏模式的形成原因，系統(tǒng)研究了考慮幾何非線(xiàn)性的三維非協(xié)調(diào)實(shí)體單元，通過(guò)虛參數(shù)法保證了非協(xié)調(diào)元的收斂性，推導(dǎo)了非協(xié)調(diào)元在T-L．格式下的全量以及增量格式，在此單元基礎(chǔ)上，提出了可以考慮雙重非線(xiàn)性的可行的程序編制方案。2、在獲取半剛性節(jié)點(diǎn)彎矩．轉(zhuǎn)角關(guān)系的基礎(chǔ)上

6、，通過(guò)縮聚的方法推導(dǎo)了平面半剛性梁柱單元。提出先用實(shí)體單元分析半剛性節(jié)點(diǎn)再用半剛性梁柱單元分析鋼結(jié)構(gòu)整體框架的非線(xiàn)性分析流程。3、采用MATLAB以及FORTRAN兩種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)非協(xié)調(diào)實(shí)體單元計(jì)算程序，包括全量格式、增量格式以及考慮雙重非線(xiàn)性的計(jì)算程序。這些程序可用于獲得半剛性節(jié)點(diǎn)的彎矩．轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)。采用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了平面半剛性梁柱單元用于鋼框架整體分析。本論文就相同算例比對(duì)TANSYS與本文程序的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了本文程序的正確性。最后通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例，驗(yàn)證了本文提出的半剛性鋼結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性分析的可行性。本文的研究完善了半剛性鋼結(jié)構(gòu)的分析流程。關(guān)鍵詞：半剛性連接；彎矩轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)；非

7、協(xié)調(diào)單元；幾何非線(xiàn)性；材料非線(xiàn)性；單元?jiǎng)偠染仃嚾f(wàn)方數(shù)據(jù)AbstractIntraditionaldesigntheoryofsteelstructure，steeljointsarealwaysassumedtObefullyrigidortheoreticalhingejoints．Actually,fullyrigidandtheoreticalhingejointsdonotexist．Inotherwords，allthejointsaresemi—rigid．Althoughtheassumptionofjointssimplifytheanalysisanddesignof

8、steeistructures，butthedesignwhichisbasedonthisassumptionmaycausesteelwasteandeventhestructurefailure．Sofar,thereisfewpropersemi—rigidsteelstructuredesignmethodovertheworld．Studiesaboutsemi-rigidstructureareusuallybasedongive