圆孔工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究

从能量等效角度,提出了一种圆孔工字型截面蜂窝梁连续型模型,应用新的薄壁构件扭转理论:板-梁理论,建立了构件扭转模态自由振动能量泛函模型,明确了圆孔工字型截面蜂窝梁名义约束扭转惯性矩(翘曲常数)、自由扭转常数、转动惯量。通过变分运算,获得了平衡微分方程模型。基于扭转模态试函数,推导了圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转模态振动圆频率,并与有限元结果对比校验理论模型预测精度。开展了悬臂圆孔工字型蜂窝梁受集中扭矩作用的端部截面转角理论分析与有限元计算,进一步检验了基于板-梁理论建立的蜂窝梁连续模型的适用性。应用板-梁理论对圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转的分析过程及推导步骤,为其他开孔类型工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究提供了直接参考。

工字形截面圆孔蜂窝梁的挠度分析

对不同参数下的简支圆孔蜂窝梁进行变形分析。基于ANSYS有限元软件建立合理的数值模型,对不同开孔参数和跨高比的蜂窝梁进行数值计算,得出不同参数下蜂窝梁的挠度修正系数并比较分析。结果表明:跨高比相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随孔高比的增大而增大;随距高比的增大而减小,但减小幅度不大;孔况相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随跨高比的增大而减小,且当跨高比大于20以后,变化趋于平缓。因此,建议将蜂窝梁应用在跨度较大的建筑结构中;结合实用挠度估算法推导了考虑开孔参数的挠度简化计算式,此计算方法考虑因素全面、计算方法简便,可以为蜂窝梁的设计提供参考。

工字型圆孔蜂窝梁整体稳定性分析方法研究

通过有限元方法研究了工字型圆孔蜂窝梁的整体失稳过程以及临界荷载随着腹板上圆孔数目多少的变化情况。通过模型分析发现:工字型圆孔蜂窝梁腹板上圆孔数目的多少对其整体失稳时的临界荷载大小影响不大,所以蜂窝梁的整体稳定性分析方法可采用同截面工字型梁的稳定性计算公式。

工字型圆孔蜂窝梁强度破坏过程研究

通过有限元方法研究了工字型圆孔蜂窝梁发生强度破坏的过程。通过有限元分析发现:工字型圆孔蜂窝梁发生强度破坏时,由于腹板上圆孔周围存在很明显的应力集中现象,容易在圆孔和上翼缘处形成塑性铰而发生破坏,在进行蜂窝梁设计时应特别注意。

圆孔蜂窝梁及其强度计算

介绍圆孔蜂窝梁的制作方法。根据费氏空腹桁架简化理论,提出强度简化计算方法,并给出有关系数附表。最后举例作进一步的说明。

圆孔蜂窝梁的力学性能

为了进一步推广蜂窝梁在实际中的应用,针对中国结构设计规范尚未对此结构作出规定的现状,通过ANSYS有限元分析软件,采用板壳元建立不同参数的圆孔蜂窝梁计算模型,对圆孔蜂窝梁的静力性能进行研究,探讨了跨度、开孔率、孔间距等参数对梁强度、刚度和稳定性能的影响,并将计算结果与相同截面的实腹式构件对比,给出了较为简化的实用设计公式,为圆孔蜂窝梁的进一步研究与应用提供了参考。

简支圆孔蜂窝梁受力性能分析

利用非线性有限元分析方法对圆孔蜂窝梁进行了弹塑性分析,研究了孔洞对蜂窝梁的应力分布、塑性区分布及挠曲变形的影响,并与实腹式梁的受力性能进行了比较。对蜂窝梁的工程设计提出了建议。

水工钢闸门圆孔蜂窝主梁强度及刚度简明计算

【目的】建立一套圆孔蜂窝梁强度及刚度(挠度)的简明计算公式,以解决现行蜂窝梁设计方法过于繁琐和误差较大的问题。【方法】采用有限元法建立了变化开孔布置及截面特性的126个等径圆孔和120个变径圆孔蜂窝梁模型,探讨了圆孔蜂窝梁的正应力、剪应力、米塞斯应力及挠度的分布规律,分析了其破坏机理,并以铁木辛柯深梁弯曲理论的实腹梁应力和挠度计算公式为基础,在对有限元计算结果进行回归分析基础上提出了圆孔蜂窝梁控制应力和变形的计算公式。【结果】圆孔蜂窝梁的强度破坏最可能发生在边孔上边缘、次边孔上边缘和跨中附近3个位置,最不利位置可根据边孔与次边孔的孔径比和孔径与梁高之比判定。经回归分析,得到一组以开孔前后截面惯性比、边跨比、径高比、开孔率和翼缘与腹板有效面积比为参数的半理论半经验的圆孔蜂窝梁强度及刚度简捷计算公式,该公式在工程允许范围内的最大误差不超过5%。【结论】所提出的圆孔蜂窝梁控制应力和刚度的计算公式误差小、形式简单、适用范围广,是一套简捷实用的圆孔蜂窝梁强度及刚度计算公式。

简支圆孔蜂窝梁挠度分析

根据简支梁刚度计算的基本原理,通过理论分析并结合有限元计算结果,对圆孔蜂窝梁挠度计算方法进行了探讨,提出圆孔蜂窝梁跨中的挠度计算公式,并给出了具体算例。同时,研究出影响梁挠度放大系数的各参数及其规律。实践证明,该计算方法和分析结果在工程设计中方便、精确、可行。

株洲西火车站25.2m跨圆孔砼蜂窝梁加固设计

为满足设备管线穿行需要,增加梁底净高,株洲西火车站局部25.2m跨砼框架梁采用了蜂窝梁的结构形式。结合开孔形式、受力模式、构造要求以及有限元计算分析确定了砼蜂窝梁的优化布置,并采取了钢套筒组合加固措施。同时,依据已有研究成果及带套筒砼蜂窝梁的受力特点,总结了其开孔截面承载力计算公式,深化了相应节点构造,可供类似工程设计参考。

腹部开设圆孔钢筋混凝土梁的试验研究(Ⅱ)

通过构件试验结果讨论了腹部开设圆孔钢筋混凝土梁在集中荷载作用下孔侧加强腹筋的受力特点，孔侧混凝土的变形特点和斜截面承载力特点。

圆孔蜂窝梁挠度计算孔型等效模式探讨

圆孔蜂窝梁挠度计算有实用估算法、比拟法和有限元法。论文基于费氏空腹桁架法,探讨圆孔蜂窝梁挠度计算时孔型等效的三种模式,与廖曙波等的积分计算进行对比,得出等效法一是最接近实际的孔型等效模式,从而简化计算公式,将其用于工程计算。

蜂窝梁抗弯承载力的有限元分析

目的为了进一步了解蜂窝梁的抗弯承载力极限状态.方法采用有限元分析软件ANSYS建模,对相同跨度、相同开孔率及开孔数目的圆孔和六角孔两种不同截面形式的蜂窝梁进行分析、比较,得出不同截面形式和不同开孔率对蜂窝梁抗弯极限承载力的影响.结果对于两种不同截面形式的蜂窝梁,在相同开孔率及开孔数目的情况下,圆孔梁的极限承载力要高于六角孔梁的极限承载力.结论利用有限元软件能够较好地模拟出开孔率及不同截面形式,对两种蜂窝梁抗弯极限承载力的影响.两种不同截面形式蜂窝梁,在开孔率相同时,随着荷载逐渐增加,梁由弹性进入弹塑性进而达到塑性阶段,同时塑性向空腹截面及孔周边发展.腹板出现一定鼓曲现象,梁即达极限状态.同时梁中部出现较大侧弯扭变形,出现整体失稳,在孔角处存在应力集中.在开孔率不同时,随着开孔率的逐渐增大,圆孔梁的极限承载力明显高于六角孔梁的极限承载力..

蜂窝梁等效抗弯刚度的确定方法

通过分析不同开孔的蜂窝梁,提出了确定蜂窝梁等效抗弯刚度的方法。该方法根据纯弯蜂窝梁有限元分析(FEA)结果,按照经典力学中挠度-刚度或弯矩-曲率关系式反算刚度,具有简捷、准确、经济、高效等优点。提出了蜂窝梁等效抗弯刚度的合理表达式,并以常用的六边形孔和圆孔为例,通过大量有限元分析,得到了腹板刚度折减系数表,然后进一步给出了该系数的半理论半经验计算公式。结果表明,采用该公式可快速求得蜂窝梁的等效抗弯刚度。

蜂窝梁弯曲变形的实用算法

基于对蜂窝梁抗弯刚度准确值的确定,对蜂窝梁弯曲变形计算中抗弯刚度既有取值进行评价。费氏空腹桁架比拟法过去长期用于估计蜂窝梁的挠度,其抗弯刚度倒数按实腹截面和空腹截面取算术平均值。对比结果表明,采用该刚度算法普遍高估了实际值,其原因在于开孔削弱了实腹梁段的抗弯效率,并提出了增大空腹截面刚度权重的加权平均法,提高了计算精度。虽然空腹截面抗弯刚度低估了蜂窝梁平均刚度,鉴于其形式简单,提出了直接采取空腹截面刚度表达式但折减其孔高的计算方法,具有实用价值。采用本文方法所得抗弯刚度值可直接代入经典力学公式计算蜂窝梁和局部蜂窝梁的弯曲挠度。

基于费式空间桁架法的简支圆孔蜂窝梁挠度计算

目前,对蜂窝梁挠度进行理论分析时,一般都采用费式空腹桁架比拟法。在这一过程中需要使用图乘法来获得最终的计算公式,但其简化假定却忽略了孔洞区周边截面惯性矩I是变量的事实,虽然对一般标准孔型蜂窝梁而言,这种计算结果的误差不大,但是终究降低了理论的严密性。同时基于这种方法所得到的计算公式是否能够应用于其他孔型蜂窝梁也尚待研究。本文从虚功原理基本理论计算出发,考虑真实的截面惯性矩分布函数,基于费式空腹桁架比拟法获得基本的挠度表达式,无需采用图乘法来简化推导最终的计算公式,而是直接通过MATLAB数学工具实现基本表达式的积分运算来计算圆孔蜂窝梁的挠度。并针对算例数据分析了蜂窝梁各类挠度的贡献及其与孔参数之间的关系。结果表明:本文方法概念清晰,既保证了理论计算的精确性,同时也未明显增加计算的繁杂程度,可以作为工程计算方法应用,也可以作为进一步研究简化计算方法的对比基础。