弹性约束条件下H型截面钢梁的弹性稳定性分析

根据薄壁构件弯曲与扭转理论,在弹性约束条件下对H型截面构件的势能方程进行推导,并由最小势能原理,导出了弹性约束条件下H型截面构件稳定计算的单元刚度矩阵。分析了常见荷载作用时连续线弹性侧移约束的H型截面简支钢梁的弹性屈曲荷载,计算结果与Trahair的半解析解进行对比,证明了本方法计算结果正确。结果表明:在设计中若考虑弹性侧移约束的作用,可以显著地提高H型截面薄壁钢梁的稳定性。

基于拓扑优化的H型钢梁腹板截面轻量化设计

基于连续体结构拓扑优化变密度法,以相对单元密度为设计变量,体积分数为约束条件,结构应变能最小化为优化目标,对静力荷载作用下的H型钢梁腹板截面进行了拓扑优化研究。通过对优化后的结构进行几何重构,获得一种新型腹板开孔钢梁。与传统圆形开孔梁和六边形开孔梁相比,在用钢量相同的情况下,新型开孔梁的应力分布更为均匀,屈服荷载也有较大提高。采用不同跨高比、不同腹板高厚比、不同开孔参数讨论了腹板设计参数对优化结果的影响。研究表明:随着开孔的增大,结构屈服荷载逐渐降低;腹板开孔形式对结构失效模式有较大影响,随着开孔的增大,梁的失效模式分别呈现出整体失稳破坏、局部剪切破坏、腹板受剪屈曲破坏、腹板孔洞连接处的塑性强度破坏。

楔形变截面H型钢梁内力分析的传递矩阵法

用H型钢梁截面惯性矩较精确的近似计算公式来代替其精确计算公式 ,从而建立了楔形H型钢梁内力分析的传递矩阵法。此方法简便、实用 ,计算效率较高。

等截面H型钢梁优化设计

按强度条件确定的等截面H型钢梁最经济截面是客观存在的,利用"应力水平最高"及"刚度要求"的条件重新定义最小高跨比,利用"截面积最小"及"同等耗材刚度最大"的条件推导出经济截面的新算式。该算式包含腹板高厚比限值这一重要参数,可以根据不同可靠度要求设定不同的高厚比限值,进而得到不同的经济截面。