T型截面拱在拱顶集中力作用下的平面外弯扭失稳

该文以在拱顶径向集中力作用下T型截面两端铰接圆弧拱为研究对象,考虑了剪切变形的影响,推导了适用于单轴对称截面的应变与位移函数关系。求解了拱屈曲前精确的内力。再根据势能驻值原理和RayleighRitz法推导了T型截面圆弧拱弯扭屈曲荷载解析解,并与有限元数值结果进行了比较,二者吻合较好,证明了理论解的正确性。研究发现,单轴对称参数βx对弯扭屈曲荷载的影响明显,且剪切变形对较浅的拱影响较为明显。

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,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。