曲梁的非线性稳定分析

近年来,薄壁曲梁因其流线造型以及良好的受力特性,在桥梁工程和 建筑工程中日益得到广泛的应用。但是, 由于曲梁曲度的存在,导致了其力 学特性的复杂性, 目前尚缺乏对其复杂结构特性的全面、精确的分析, 其 应用仍受到较大的限制。对于薄壁直梁, 其压缩、弯曲、翘曲的广义应力 一应变关系式是相互独立的, 其变形仅限于弯曲变形、扭转变形或弯扭变 形。而对于薄壁曲梁,其弯曲、扭转、翘曲的几何方程则是相互祸合的, 曲 梁的变形大都是弯扭变形,纯弯或纯扭的变形是很少的。 对于曲梁的失稳模式与其屈曲极限承载能力, 一直是曲梁在应用中的 一大问题。本文以工字形和箱形两种截面的圆弧形水平钢曲梁为对象, 对 其在各种情况下的失稳模式与其屈曲极限承载能力进行了研究。 依据已建立的曲梁的非线性理论, 主要针对双轴对称的工字形截面和 箱形截面曲梁, 利用限元分析方法建立了考虑几何、材料双重非 线性的薄壁曲梁单元文采用体单元, 有限元分析采用增量 迭代计算方法, 利用弧长法控制增量迭代过程对曲梁进行稳定分析计算。 通过限元分析, 我们得出下面几点结论 对于工字形水平曲梁, 在竖向均匀荷载作用下, 曲梁的变形是既弯 又扭, 在极限荷载作用下, 构件破坏形式大多是弹塑性侧扭破坏。 箱形截面水平钢曲梁的失稳是由梁端塑性区域的发展过大, 致使构 件的抗扭刚度降低造成的。