平面內(nèi)三層三跨剛架的彈性屈曲分析和計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、隨著我國(guó)建筑行業(yè)的高速發(fā)展以及新興工業(yè)技術(shù)的不斷興起，鋼結(jié)構(gòu)也日益受到重視，逐漸成為一種重要的基本建筑結(jié)構(gòu)形式。由于其具有質(zhì)量輕、工業(yè)化程度高、施工周期短、綜合經(jīng)濟(jì)效益高、環(huán)保效率高等特點(diǎn)而被大量應(yīng)用于工業(yè)、民用以及國(guó)防領(lǐng)域，比如多層鋼結(jié)構(gòu)廠房、住宅、鋼結(jié)構(gòu)別墅、機(jī)庫(kù)、體育館、展覽館等。因此各種不同鋼結(jié)構(gòu)形式的屈曲問(wèn)題也成為固體力學(xué)與結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的熱門問(wèn)題，鋼結(jié)構(gòu)的屈曲問(wèn)題也受到業(yè)內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注，故對(duì)其作出全面細(xì)致的分析計(jì)算不僅有助于

2、完善穩(wěn)定性理論，也具有一定的工程實(shí)踐意義。基于此本文即對(duì)三層三跨剛架的靜、動(dòng)力屈曲問(wèn)題進(jìn)行了理論分析和計(jì)算機(jī)模擬。
　　1.對(duì)剛架結(jié)構(gòu)的靜力及動(dòng)力屈曲問(wèn)題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并對(duì)不同研究方法和結(jié)論進(jìn)行分析和總結(jié)。
　　2.求解了由Hamilton原理導(dǎo)出的剛架靜力屈曲控制方程，得到了柱腳剛接及鉸接時(shí)三層三跨剛架在有側(cè)移和無(wú)側(cè)移兩種情況下梁柱的屈曲臨界條件及屈曲模態(tài)方程。通過(guò)MATLAB編程求解，得到了剛架屈曲的計(jì)算長(zhǎng)度系

3、數(shù)表達(dá)式及計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ的取值范圍，由此得到了屈曲的臨界荷載。理論研究表明:靜力無(wú)側(cè)移時(shí)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)會(huì)隨著梁柱線剛度比的增大而逐漸減小，柱腳剛接時(shí)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的范圍為0.5～0.94，柱腳鉸接時(shí)為0.7～1.0;靜力有側(cè)移時(shí)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)也會(huì)隨著梁柱線剛度比的增大而逐漸減小，柱腳剛接時(shí)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的范圍為1.0～3.9，柱腳鉸接時(shí)為2.0～4.0;相同線剛度比下，柱腳鉸接時(shí)的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)總是大于剛接時(shí)的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。
　　3.基于H

4、amilton原理，考慮應(yīng)力波效應(yīng)得到了的剛架的動(dòng)力屈曲控制方程。利用初始邊界條件及波陣面處的約束條件，求解控制方程，得到了柱腳剮接無(wú)側(cè)移剛架屈曲臨界條件的解析表達(dá)式以及梁、柱的屈曲模態(tài)方程。用MATLAB編程計(jì)算屈曲臨界條件，得到了屈曲參數(shù)、計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。理論研究表明:剛架發(fā)生無(wú)側(cè)移動(dòng)力屈曲時(shí)，剛架柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)隨著梁柱線剛度比的增大而增大，屈曲參數(shù)隨著梁柱線剛度比的增大而減小;隨著剛架柱屈服長(zhǎng)度的不斷增大，剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)逐漸增

5、大，屈曲參數(shù)逐漸減小，且當(dāng)梁柱線剛度比增大時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)在有效屈服長(zhǎng)度內(nèi)的變化速率也相應(yīng)增大。
　　4.運(yùn)用相同的原理對(duì)不同層數(shù)及跨數(shù)的剛架的靜力屈曲進(jìn)行理論計(jì)算，得到了不同情況下剛架屈曲的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的表達(dá)式及計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ的取值范圍。對(duì)比結(jié)果表明:剛架的層數(shù)及跨數(shù)對(duì)其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)具有一定的影響，且層數(shù)對(duì)剛架的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)影響較大。
　　5.運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立與三層三跨剛架理論模型相一致的有限元模型，對(duì)其進(jìn)行靜