軸壓圓鋼管穩(wěn)定加固理論和數(shù)值分析.pdf

1、本文針對(duì)任意初應(yīng)力作用下的兩端鉸支軸壓圓鋼管構(gòu)件，以彈性穩(wěn)定理論和小撓度二階平衡微分方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了一套較為完整的外鋼管粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)加固理論公式，并依據(jù)此理論進(jìn)行了彈塑性數(shù)值積分和有限元分析，最后提出了全長(zhǎng)粘結(jié)加固的實(shí)用計(jì)算公式。 ⑴分別推導(dǎo)了（全長(zhǎng)/局部）粘結(jié)加固軸壓圓鋼管和（全長(zhǎng)/局部）無(wú)粘結(jié)加固軸壓圓鋼管時(shí)的承載力公式。在進(jìn)行粘結(jié)加固分析時(shí)，首先求得構(gòu)件加固前后的軸向荷載－位移曲線，利用彎矩和位移的關(guān)系，分析出加固所能達(dá)

2、到的極限荷載和加固前內(nèi)鋼管所受初始外荷載的關(guān)系，最后得出了彈性狀態(tài)下軸壓加固構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；無(wú)粘結(jié)加固則考慮內(nèi)外鋼管可能存在一定間隙，且分外鋼管分擔(dān)和不分擔(dān)軸壓力兩種情況，求得了內(nèi)外鋼管接觸前后總撓度、彎矩、軸向位移等表達(dá)式，最后按截面邊緣纖維屈服原則得到了內(nèi)外鋼管極限承載力計(jì)算公式。 ⑵在理論分析的基礎(chǔ)上，本文對(duì)全長(zhǎng)粘結(jié)加固軸壓圓鋼管進(jìn)行了彈塑性數(shù)值積分。首先導(dǎo)出理想圓管加固前后彎矩－軸力－曲率關(guān)系的解析表達(dá)式，隨后給出有初始

3、缺陷（初彎曲和殘余應(yīng)力）構(gòu)件加固時(shí)進(jìn)行數(shù)值積分分析的原理和步驟，并依據(jù)此法編制了分析程序進(jìn)行平衡路徑跟蹤分析。 ⑶利用ANSYS軟件，考慮構(gòu)件的初彎曲和殘余應(yīng)力，分別對(duì)（全長(zhǎng)/局部）粘結(jié)加固軸壓圓鋼管，用彈簧單元模擬內(nèi)外鋼管之間粘膠層的相對(duì)變形，對(duì)（全長(zhǎng)/局部）無(wú)粘結(jié)加固軸壓圓鋼管，用接觸單元模擬內(nèi)外鋼管之間法向約束、軸向和環(huán)向摩擦滑移或無(wú)摩擦滑移等復(fù)雜情形，進(jìn)行了一系列彈塑性有限元分析。 ⑷在前面理論分析、數(shù)值計(jì)算和有