风电机组钢板-混凝土组合塔筒中钢板弹性屈曲临界应力计算方法

主要探究了钢板-混凝土组合塔筒中计算长度系数的影响因素以及钢板弹性屈曲临界应力的计算方法。文章首先基于欧拉公式构建了平钢板的弹性屈曲临界应力模型,并结合弹性屈曲临界应力公式确定了计算长度系数是决定钢板弹性屈曲临界应力的重要参数。随后选取曲率半径、钢板厚度、栓钉竖向间距三个因素,采用控制变量法探究了每个因素与计算长度系数之间的关系,以及距厚比、距径比对计算长度系数的影响,最终得到了基于距厚比和距径比的弹性屈曲临界应力计算公式。根据该公式得出结论:只要钢板的弹性屈曲临界应力不低于钢材的屈服强度,即可保证钢板-混凝土组合塔筒不会出现局部失稳破坏。

非均匀受压矩形钢管混凝土局部弹性屈曲分析

应用不同的特征函数描述了矩形板在非均匀压力作用下的屈曲形态,解决了采用三角级数为屈曲函数模拟非均匀受压荷载作用下单侧表面约束矩形板件屈曲模态的不对称问题;通过伽辽金法建立屈曲控制方程组,分析了非均匀荷载作用对矩形钢管混凝土构件局部弹性屈曲性能的影响。结果表明:钢管屈曲系数随着不均匀荷载梯度α增加而增大,纯弯作用下(α=2)的板件弹性屈曲荷载特征值约为轴压作用下的6倍;钢板的宽厚比限值随不均匀加载梯度α的增大而增加;非均匀荷载作用下非加载边固支约束板件的屈曲系数明显大于简支约束的板件。

开口肋加劲板屈曲模态与临界屈曲应力分析

为更好掌握开口肋加劲板的设计计算方法,采用弹性稳定分析方法,对无纵向和横向加劲肋的四边简支板、纵向加劲肋等间距布置的四边简支加劲板、纵向和横向加劲肋等间距布置的加劲板进行屈曲模态和临界屈曲应力分析。结果表明:对于四边简支板或四边简支加劲板,临界屈曲应力与板宽、板长和板厚均有关,减小板宽和板长以及增大板厚可提高临界屈曲应力;随着加劲肋刚度比的变化,四边简支加劲板一般表现出3种屈曲模态,模态1为加劲肋与被加劲板共同发生整体屈曲,模态2为在加劲肋处形成波节,加劲肋与被加劲板发生屈曲,模态3为加劲肋为刚性加劲肋,不会发生失稳,只有被加劲板发生局部失稳;临界屈曲应力随加劲肋刚度比的增大而增大,模态1增大幅度最大,模态2次之,模态3逐步趋于定值。

弹性杆在刚性块轴向撞击下的动力屈曲

基于能量关系,应用功率原理对弹性杆在刚性块轴向撞击下的动力屈曲问题进行了讨论。用幂级数解法,理论上给出了该问题的级数解,同时考虑了应力波传播及反射对屈曲的影响。通过理论分析和数值计算,得到了临界速度与冲击质量以及临界时间的关系,给出了发生屈曲时的临界条件。

弹性转动约束的钢-混组合梁腹板剪切屈曲试验研究

基于里兹能量法与弹性板件理论推导钢-混组合梁腹板弹性转动约束系数χt计算公式与边界弹性转动约束的腹板剪切临界屈曲应力计算公式。由计算公式可知,钢-混组合翼缘弹性转动约束系数χt的主要影响因素为剪力钉的纵向间距s与横向间距li,且翼缘的弹性转动约束对腹板剪切临界屈曲应力有决定性影响。为验证弹性转动约束系数χt与腹板剪切临界屈曲应力计算公式,进行了一组7片钢-混组合梁试验,考察组合翼缘剪力钉布置的纵向间距s、横向间距li两个变量对腹板弹性转动约束系数以及临界屈曲应力的影响。通过对组合试验梁结果与该文理论方法计算的边界弹性转动约束的腹板临界屈曲应力结果进行比较,发现两种结果变化趋势一致,误差不超过11.6%,验证了之前提出的计算公式的正确性。

轴向时变冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲研究

基于应力波理论,用半解析半数值方法对轴向时变冲击载荷作用下的直杆进行研究,给出了一种利用压应力波前附加约束条件求解轴向时变载荷作用下直杆弹性动力屈曲问题的方法。以三角脉冲载荷作用下的直杆为例,对其临界屈曲长度、初始屈曲模态和动力特征参数进行了求解,探讨了脉冲载荷峰值和载荷持续时间对临界屈曲长度和屈曲模态的影响。总结了三角脉冲载荷作用下直杆弹性动力屈曲的规律,并与阶跃载荷作用下的情况进行对比分析,结果与之前文献研究结果吻合良好。

焊接工字梁腹板的局部稳定和考虑屈曲后强度的计算

关于焊接工字梁腹板的计算,《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)作了相应的修正。阐述了规范条文修改的理论依据,比较新旧设计方法的差异,并通过设计实例说明了新的设计方法的优越性。

流-固冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲研究

基于应力波理论,对轴向流-固冲击载荷作用下的直杆进行了研究,根据能量转换率守恒条件导出了求解直杆动力学平衡方程的波前附加约束条件,给出了一种定量求解流-固冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲问题的半解析半数值方法。用差分法定量求解了直杆临界屈曲长度、动力特征参数和屈曲模态,分析了流-固冲击载荷作用下直杆弹性动力屈曲的规律,分析结果表明:载荷幅值和载荷持续时间对临界屈曲长度和屈曲模态具有重要影响。

弹性地基上受压矩形纳米板的自由振动与屈曲特性

基于Eringen非局部弹性理论和经典薄板理论,利用Hamilton原理推导Winkler-Pasternak弹性地基上面内受压正交各向异性矩形纳米板自由振动的控制微分方程并进行无量纲化。采用一种半解析方法—微分变换法(DTM)将无量纲控制微分方程及边界条件变换为等价的代数方程,得到含有无量纲固有频率和屈曲载荷的特征方程。数值给出了不同边界条件下无量纲地基刚度系数、压力强度、载荷参数、长宽比和纳米尺度对正交各向异性矩形纳米板无量纲固有频率的影响以及不同无量纲地基刚度系数、载荷参数和纳米尺度下的屈曲临界载荷值。结果表明:正交各向异性矩形纳米板的无量纲固有频率随无量纲地基刚度系数、载荷参数和长宽比的增大而增大,随纳米尺度的增大而趋向减小;屈曲临界载荷也随无量纲地基刚度系数的增大而增大,随纳米尺度的增大而减小。

矩形钢管混凝土柱局部屈曲分析

在矩形钢管混凝土柱中采用薄壁钢板将引起局部屈曲,局部屈曲会降低钢管混凝土柱的强度、延性和抗弯刚度。主要分析在偏心荷载作用下,矩形钢管混凝土柱局部临界屈曲应力σcr的变化情况。因此,通过引入应力梯度系数φ来描述偏心距,并应用伽辽金法推导出了矩形钢管混凝土柱局部屈曲的临界应力公式。从公式可知,随着应力梯度系数φ的增加,矩形钢管混凝土柱中外包钢板的局部屈曲应力会减小。另外,完全的轴心压力对矩形钢管混凝土柱的局部屈曲是不利的。

单侧受限波形钢板轴压弹性屈曲分析

将波形钢板应用于钢管混凝土结构中,可以提高钢板的抗弯刚度,以防止高强钢管混凝土结构中钢板屈服前发生弹性局部屈曲。基于正交薄板理论,假定波形钢板的非荷载边为弹性转动约束,利用伽辽金法对单侧受限波形钢板单向受压屈曲荷载公式进行了推导,并给出了两种特殊边界条件下的简化计算公式。计算结果表明:对于四边简支和四边嵌固板,该方法与现有公式计算结果一致;理论计算结果与通用有限元软件ABAQUS数值解吻合。最后给出临界屈曲系数与各项参数关系,为后续的研究打下基础。

刚性基底弹性转动约束矩形板各受载条件下屈曲分析

为探究对于刚性基底上边界不同弹性转动约束刚度矩形板的单侧屈曲行为,研究了在刚性基底上弹性转动约束矩形薄板四边受线性压力和均布剪力屈曲的问题.采用Rayleigh-Ritz法,依据不同受载情况的屈曲形变提出合适的挠曲面函数,由板屈曲时能量的变分推得临界屈曲荷载理论解.运用相关性稳定验算公式,获得薄板在弯-剪复合应力下的屈曲公式.建立相关有限元模型,分析不同基底刚度和弯剪比对弯-剪复合屈曲应力的影响,并与一个半充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩区腹板屈曲试验结果比较.结果表明:半充填混凝土作刚性基底时可简化为刚度系数略低于5的弹性基底.

刚性块轴向冲击有限长弹性杆的屈曲问题

本文对具有初速的刚性块与细长弹性杆轴向冲击的屈曲问题进行了研究，应用瑞利－里兹方法求出动态本征方程，从而可近似计算出各种边界条件下杆件发生弹性屈曲时的临界速度，并对有关计算结果作了分析讨论，获得了一些有意义的结论。

冷弯薄壁卷边槽钢梁相关屈曲稳定性能

采用有限条软件CUFSM和有限元软件ABAQUS分别对Q355钢冷弯薄壁卷边槽钢梁进行弹性屈曲应力比值与极限承载力研究,极限承载力随畸变屈曲应力与局部屈曲应力比值fcrd/fcrl的增加而减小,二者呈反比例关系。

连续双工字钢—混组合梁桥腹板局部屈曲研究

对比分析了《公路钢结构桥梁设计规范》《钢结构设计标准》《欧洲规范》中"钢梁腹板区格局部屈曲"验算公式的安全度水平,总结出了修正《公路钢结构桥梁设计规范》关于钢梁腹板局部屈曲验算公式的两种有效方法。

焊接工字梁腹板的局部稳定和考虑屈曲后强度的计算

新《钢结构设计规范》相对旧规范(GBJ17-88)增加了梁腹板考虑弯曲后强度设计的相关条文,对弯矩、剪力单独作用下的腹板屈曲临界应力作了修正。对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字梁,要求按规定配置加劲肋,并验算腹板的局部稳定性。计算局部稳定的相关公式随着临界应力的修正也作了相应的调整。为便于新标准的执行,故详细介绍规范条文修改的理论依据,比较新旧设计方法的差异,并通过设计实例说明了新的设计方法的优越性。

轴心受压薄壁圆钢管混凝土柱临界径厚比的确定

通过对薄壁圆钢管与内部混凝土的相互作用分析,可以得出薄壁圆钢管与混凝土的应力-应变关系及二者间的作用力。在此基础上,把薄壁钢管纵向单元作为支承在弹性地基上的压杆,推导出钢管出现局部屈曲的临界应力和临界径厚比。由于内部混凝土的存在,大大提高了薄壁钢管的临界屈曲应力和径厚比。对Q235钢材、C30混凝土短柱构件的计算结果表明,钢管的最小临界径厚比为1700左右。

刚性薄膜/柔性基体结构面内压缩屈曲行为数值模拟与分析

在薄膜复合材料的制备和工作过程中,由面内残余应力或外加应力引起各层间的失配应变经常造成薄膜结构的屈曲。针对刚性薄膜/柔性基体这类复合材料结构的屈曲行为,基于复变函数理论建立了结构弹性稳定性分析方法,分别对单轴和双轴面内压应力引起的屈曲特征参数进行数值求解。结果表明临界前屈曲薄膜应力是结构的固有特征,取决于材料和几何参数;在单轴和非等双轴应力作用下,临界前屈曲薄膜应力随薄膜/基体弹性模量比增大而减小,面内仅有一个方向屈曲波数不为零;在等双轴应力作用下,临界前屈曲薄膜应力和无量纲屈曲波长的影响因素由基体/薄膜厚度比决定,任何满足波数方程的屈曲模态都有可能出现。

正交各向异性压磁电弹性矩形板的稳定问题

从压磁电弹性力学的三维平衡方程和本构关系出发,推导得到了正交各向异性压磁电弹性矩形板稳定问题的状态方程。求解状态方程并结合边界条件得到了稳定问题的屈曲方程。给出了临界应力的算例。

曲杆有限元与拱的临界载荷算法

从初应力位形上附加变形的场论出发,提出弹性屈曲问题的控制方程和变分原理的普遍形式;在这个理论框架下,通过降维处理,导出平面拱弹性屈曲问题求解临界载荷的变分方程、控制方程以及相应的线性齐次微分方程的特征值问题;进一步放弃平截面假设,考虑剪切变形,给出曲杆截面含6个自由度的一维有限元法算法。推导过程和计算结果表明,该理论体系导出曲杆有限元方程准确,易于数值实施,计算结果更符合实际情况。