基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法

基于尖点突变理论,首次以平行组拼双肋拱为研究对象,设定了结构侧倾屈曲位移函数,构建了侧倾失稳变形能量表达式,通过数学转换,建立了尖点突变模型,获得了平行组拼双拱肋系统的平衡曲面M方程和分歧点集B方程,通过分析体系失稳条件,计算了分歧点集解,推导了系统侧倾失稳临界荷载计算公式,提出了平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法;最后与有限元数值解进行了对比分析,结果表明:文中所推导的侧倾失稳临界荷载理论解与有限元数值解吻合良好,验证了基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算方法的正确性,为拱结构侧倾屈曲的研究开辟了一条新途径。     

热环境下圆弧拱的面内非线性屈曲

为了避免拱在热环境下的失稳, 本文以热环境下固接圆弧拱为研究对象,分析了其在拱顶径向集中力下的面内非线性屈曲行为,基于能量变分原理,建立了非线性平衡微分方程,跟踪了屈曲平衡路径,得到了拱的极值点屈曲和分岔屈曲荷载的理论解析解。并采用有限元数值结果验证了理论解的准确性,揭示了在热环境和集中力作用下拱的非线性极值点屈曲与分岔屈曲行为的区别与联系。研究结果表明：集中力作用下温度显著影响圆弧拱的非线性屈曲行为,极值点屈曲和分岔屈曲荷载随着温度的升高而增大;拱的上下极值点荷载随修正长细比的增大而增大;分岔屈曲最大温差随着修正长细比的增大而急速减小。     

上下翼缘同时受荷的HM，HW型钢梁整体稳定性分析

现行钢结构规范中没有给出HM,HW型钢梁在上翼缘承受均布荷载、下翼缘承受跨中集中荷载作用下整体稳定的计算方法.根据能量理论得到的结果,考虑屈曲前变形对弯扭屈曲影响,得出上述荷载作用下双轴对称HM,HW型钢梁的临界承载能力计算公式,总结了荷载比例系数对临界弯矩的影响规律.采用有限元方法对该理论公式进行验证,在荷载比例小于3时,有限元解与理论解相差基本在5%以内.提出了这类荷载作用下钢梁的等效临界弯矩系数的计算公式.该公式最大误差不超过8%,平均误差在3%左右.     

环向加筋圆筒储物仓侧压屈曲

在理论和数值上分析了环向加筋圆筒储物仓的屈曲情况，获得了在侧压作用下的临界屈曲载荷．首先将环向筋条看作离散分布问题，用能量法进行较精确的理论分析；然后采用通用的有限元程序ANSYS模拟模型得到其数值解．结果表明，得到的数值解与解析解符合较好，有限元法是分析加筋圆筒储物仓屈曲问题的有效方法．     

轴压-弯曲联合荷载下功能梯度材料圆柱壳的屈曲

将理论分析和数值模拟相结合,研究了轴压-弯曲联合荷载作用下功能梯度材料圆柱壳的屈曲行为.以经典Donnell壳体理论为基础,得到功能梯度材料圆柱壳的屈曲控制方程,并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件.理论计算结果表明,弯曲屈曲临界荷载随轴压荷载的增长线性递减,材料组分中陶瓷含量的增加有利于结构屈曲临界荷载的提高.理论结果与有限元软件ABAQUS的数值结果相吻合,验证了理论的可靠性.     

五边形空翼缘梁的承载力研究

对五边形空翼缘梁（简称PHFB）在承受跨中集中荷载作用下的破坏过程进行了试验测试和数值模拟,发现该形式的梁在承受集中荷载作用下容易在力作用点处发生局部屈曲,说明在集中力荷载作用下五边形空翼缘梁受局部屈曲作用控制,而传统的工字梁则容易发生整体失稳.在试验测试的基础上,通过有限元模型分析研究了空翼缘梁的几何参数对承载力的影响规律,为空翼缘梁的设计提供参考意见.     

负弯矩作用下钢-混凝土组合箱梁畸变屈曲分析

畸变屈曲负弯矩区是钢-混凝土组合箱梁的最重要屈曲模式之一,而钢梁底板的转动及侧向约束刚度是影响其畸变屈曲的关键因素.文中对钢-混凝土组合箱梁负弯矩区钢梁底板的等效侧向及转动约束刚度进行了分析,结果表明钢梁底板侧向及转动约束刚度均与外荷载有耦合关系;基于钢梁底板侧向及转动约束刚度计算公式,利用弹性地基梁法推导了组合箱梁畸变屈曲临界应力计算公式,并进一步获得组合箱梁畸变屈曲临界弯矩;最后通过算例将该方法与ANSYS有限元法进行对比.算例分析表明:负弯矩作用下组合箱梁畸变屈曲临界荷载受构件长度影响较小;负弯矩作用下,转动约束刚度折减系数取0.5时,该方法屈曲弯矩计算结果与ANSYS有限元计算结果吻合良好.该方法利用了更为科学的钢梁底板侧向及转动约束刚度,考虑了负弯矩区底板和腹板的耦合失稳,计算方法物理意义更为明确,同时该计算方法较为简便,为变轴力作用下组合箱梁畸变屈曲临界荷载计算方法提供了理论基础.     

轧制H型钢单伸臂梁的弹性弯扭屈曲分析

对热轧H型钢单伸臂梁受均布荷载作用时的弹性弯扭屈曲进行了分析.认为全跨作用均布荷载的单伸臂梁当控制截面位于简支段时,可以近似简化为端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁.运用能量法提出了端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁的临界弯矩计算公式,辅以ANSYS有限元对单伸臂梁进行屈曲分析,将其有限元结果与理论公式...     

爆炸荷载作用下土埋圆柱壳动力屈曲分析

为研究爆炸动载作用下土中圆柱壳结构的动力稳定特性, 依据爆炸动载作用下土埋圆柱壳的受力特征,建立了考虑土与圆柱壳相互作用的土弹簧-柱壳计算模型,应用非线性有限元方法进行了数值计算。在圆柱壳结构动力屈曲过程数值分析的基础上,运用B-R屈曲准则判定土埋圆柱壳在爆炸动载作用下的屈曲临界荷载,并重点讨论了土层变形性质对圆柱壳屈曲荷载的影响,得到了土中圆柱壳屈曲荷载和土体弹性常数K的定量关系。结果表明,屈曲荷载随土体弹性常数的增大而非线性增大。     

中心集中荷载和温度场联合作用下的扁球壳的屈曲

利用修正迭代法研究了扁球壳在集中荷载和温度场联合作用下的非线性屈曲问题,得到了临界荷载的二次近似解析公式,讨论了温度场对临界荷载和临界几何参数的影响.     

半地下式圆形贮液池结构分析

根据某污水处理工程中一圆形贮液池的设计资料,描述了半地下式圆形贮液池的荷载分布特点。利用弹性力学的方法,推导了沿池壁部分高度分别作用三角形和矩形分布荷载时半地下式圆形贮液池池壁内力的解析表达式,沿池壁全部高度作用三角形或矩形分布荷载时的池壁内力经典计算公式作为特例含于其中。将推导的解析解与通过有限元分析软件ANSYS计算求得的数值解进行了对比,结果表明两者符合较好,从而验证了所推导解析解的正确性。     

连续梁拱组合体系桥侧倾稳定实用计算

研究了单承载面连续梁抛物线拱组合体系桥在竖向均匀荷载作用下的侧倾屈曲问题,首次用能量法推导了连续梁拱组合体系桥侧倾稳定计算的实用公式,并提出了边跨效应影响系数.将公式计算结果与有限元结果进行对比,验证了实用计算公式的正确性.研究结果表明:提出的实用计算公式比较全面地考虑了影响连续梁拱组合体系桥侧倾稳定的因素,具有足够的精确性,使用简洁方便,对同类桥型的初步设计有很大的指导意义;同时表明边跨有利于桥梁结构的稳定,且在合理的边中跨比范围内增大边跨可进一步提高桥梁结构的侧倾稳定性.     

柔性管侧向屈曲失效数值模拟及敏感性分析

以基于细长杆理论曲梁单元建立柔性管有限元模型,对柔性管侧向屈曲进行非线性有限元分析;采用等效螺旋钢缆模拟整个抗拉伸层;运用非线性弹簧单元、接触单元和欧拉梁单元模拟其他层作用;考虑湿环境下弯矩和轴向压力共同作用;分析了柔性管侧向屈曲载荷、模态和屈曲后应力对于屈曲载荷的影响;进行了参数敏感性分析.运用Matlab程序语言根据解析解公式建立程序.将数值模拟结果与已有文献结果和解析解结果进行对比,验证了曲梁方法的可行性.结果可为柔性管设计中的出曲校核提供数值模拟方法.     

梁侧向屈曲临界荷载分析

揭示梁侧倾分析中弯扭平衡方程的力学意义是梁截面内弯矩等于外弯矩及内扭矩等于外扭矩：提出采用梁截面力矩矢量分析法解决各种荷载类型和不同支承条件下侧向屈曲梁截面弯扭力矩的计算问题：采用伽辽金（Galcrkin）法求解梁侧向屈曲平衡方程。研究结果表明：采用力矩矢量分析法可以方便地建立梁侧倾弯扭平衡方程：临界荷载计算值与传统的无穷级数解非常接近,且数值上稍低于无穷级数解,这说明采用伽辽金法进行梁抵抗侧向屈曲设计是偏于安全的。     

直杆动力屈曲的计算机模拟

阐述了动力屈曲分析的Ansys/Ls-dyna有限元理论,基于该有限元程序对两端铰接、等截面直杆在轴向动力载荷作用下的屈曲过程进行了数值模拟和分析.研究结果表明:动力屈曲可能会激发多个模态,且模态数与初始缺陷无关;动力屈曲各阶临界载荷接近静力作用下的Euler临界力;短时动力冲击作用下结构的承载力相对于静力作用下大幅度提高.     

浅梁弯曲经典计算公式的精度讨论

提出一种新的简支梁变形模式,横截面内除了有挠度、转角外,还考虑了面内变形,并对受集中荷载作用简支浅梁弯曲挠度计算公式的适用范围进行研究。运用U变换法和四结点矩形单元,分析了简支梁的平面弯曲问题,求解出二维有限元格式下受集中荷载作用梁的上下自由表面位移的解析解,并将所得的解析解,与材料力学关于浅梁弯曲的挠度计算公式相比较,讨论经典计算公式的适用范围,并对其误差进行了定量讨论。     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

纵向受压板架加强筋扭转屈曲临界应力公式

船体加筋板架结构中通常采用的角钢、T型钢之类开口断面型材加强筋由于扭转刚度较小，纵向受压后往往首先发生扭转屈曲，鉴于目前船级社规范给出的加强筋扭转屈曲临界应力计算公式未能反映侧向压力以及板屈曲模式对加强筋扭转屈曲临界应力的影响，导出了一个计及上述两个影响因素的加强筋扭转屈曲临界应力计算公式，可用于规范中对加强筋扭转出曲的校核。     

无横撑系杆拱的面外稳定参数分析

当拱的侧向刚度较小,作用在拱上的荷载增加到一定程度后,在拱轴纵向将产生弯矩和扭矩,在它们的联合作用下,拱轴线会向侧向倾斜。当拱肋侧倾时,拱轴偏离其竖直平面,向空间弯扭形式的平衡状态转化,故通常在求其侧倾临界荷载时应用能量法,基本思想是先假定微小的空间弯扭位移函数,并以此位移位置作为侧倾的一个平衡状态来进行分析,用弹性系统平衡的能量法标志来求解临界荷载。本文采用有限元,对公式中的各项参数系杆拱侧倾稳定的影响进行详细的讨论,同时也和有限元的结果进行对比。     

静水压荷载下功能梯度圆环的弹性屈曲

管道屈曲问题中,结构通常被考虑为平面应力圆环,但若存在轴向位移约束,其状态更接近平面应变圆环的状态.文中从理论上研究静水压作用下平面应力和平面应变功能梯度材料圆环的弹性屈曲问题.假定材料沿厚度方向弹性物性按照幂律分布连续变化,结合一阶剪切变形理论和Kárman几何关系,应用虚位移原理,导出结构的基本平衡方程;采用本征值方法得到了屈曲控制方程和结构屈曲临界荷载的解析解.通过算例比较了平面应力和平面应变状态下结构理论屈曲性能,同时考察了结构径厚比和材料组分参数的影响.结果表明:平面应变功能梯度材料圆环屈曲临界荷载略高于平面应力的结果;当材料组分参数介于0.1至10区间内时,两种圆环的屈曲临界荷载均下降得较为明显.