> 硕士毕业论文 > 52000字硕士毕业论文复合材料门式刚架屈曲的计算机模拟研究

52000字硕士毕业论文复合材料门式刚架屈曲的计算机模拟研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:52000字
论点:屈曲,系数,计算
论文概述:

门式刚架为一种传统并且实用的结构体系,结构的主要构架组成部分包括刚架斜梁、支撑、刚架柱、檩条、山墙骨架、杆系等。因为门式刚架在设计及使用过程中传力路径明确、受力简单、构件

论文正文:

第一章简介

1.1门式刚架屈曲研究的发展

1.1.1门式刚架简介

随着现代钢结构建筑的快速发展,门式刚架在工程领域的应用越来越广泛。门式刚架房屋钢结构起源于美国,经历了数百年的发展。目前,它已成为一个成熟的结构体系,设计和施工相对完善。其中,双层门式刚架钢结构是门式刚架的一个分支,双层门式刚架发展速度相对较快。这种结构风格的主要特点是:轻便、快捷、高效。新型节能环保建筑材料的应用可实现工厂化加工、现场组装和施工,方便快捷,节省施工周期。该结构外形新颖美观,坚固耐用,质量价格高,具有显著的经济效益。柱网尺寸布置空的选择大而灵活,能满足各种环境条件下的施工和使用要求。它在工程领域有很大的实用价值。

1.1.2门式刚架的特点和适用范围

框架结构是梁柱单元构件的组合。有多种形式。单层工业和民用建筑钢结构中,单跨、双跨或多跨单坡双坡门式刚架应用广泛。根据需要,你可以带悬檐或相邻的房子。门式刚架结构具有以下特点:
1。轻型屋顶可以减小梁柱截面和基础尺寸。
2。在大跨度建筑中增加中间柱,形成多跨、大尺度、双坡屋脊,避免内排水沟排水。中间柱可由钢管制成,上下铰接摆动柱,占小于空。
3。檩条和墙梁的角撑可以保证刚架的横向刚度,从而减小纵向刚性构件和凸缘宽度。
4。大跨度刚性框架可以采用可变截面,改变腹板的刚度、厚度和凸缘宽度。
5。允许刚性框架的腹板部分不稳定。利用其屈曲后强度,即根据有效宽度设计的强度,腹板的厚度可以在没有或具有较少横向加强肋的情况下减小。
6。竖向荷载通常是设计的控制荷载,地震作用一般没有控制作用。然而,当风荷载较大且房屋高度较高时,风荷载的影响不容忽视。
7。为了使非地震区域的支撑更轻,可以使用拉伸圆钢。
8。所有结构构件都可以在工业化程度高的工厂制造。构件单元可根据运输条件进行划分,单元
采用现场螺栓连接,安装方便快捷,土建工程量小。...................
……

第二章无横向移动双层门式刚架的静屈曲

2.1简介

轻型门式刚架因其重量轻、刚性强、节省钢材等优点,广泛应用于工业厂房、公路(铁路)、仓库、机库、集贸市场、体育场、机场空港口和商业建筑,其屈曲行为引起了研究者的极大关注。彭兴谦[等研究了门式刚架的导风方法,提出了门式刚架的导风设计方法。胡金秀等[671]分析了线性变截面悬臂柱轴向力作用下各截面的弯矩放大系数沿高度线性变化,提出了框架-弯矩型支撑双抗侧力结构中框架柱的弯矩放大系数。巢维文等人[68]研究了门式刚架的一般板柱脚。根据相应的变形模式,得到了柱脚的弹性固定系数R,讨论了影响因素,导出了考虑柱脚固定程度的非对称弹性屈曲变形。王恒华等人[69]利用通用有限元软件SAP2000对局部双层四跨门式刚架厂房空与平面之间的非线性静力和施工过程进行了分析,并进行了比较。发现在某些情况下,必须使用空之间的计算,否则会导致较大的误差和不安全。李田等人[7D1利用ANSYS有限元软件对支撑系统空进行建模,并计算支撑内力。通过与平面模型和简化模型计算的支撑构件内力进行对比分析,找出目前设计计算中存在的问题,并给出相应的合理建议。
本章采用基于哈密顿原理推导的静力屈曲力控制方程,对铰接固定柱脚双层门式刚架的屈曲进行了理论计算。在理论假设的基础上,给出了结构节点的边界条件,得到了双层门式刚架上柱、下柱、上梁和下梁的屈曲模态方程,即挠度方程。节点弯矩为零,得到了刚架的平衡方程。通过用MATLAB软件计算上述平衡方程,可以得到刚架的屈曲参数,进而得到柱的计算长度系数//的理论值。同时,利用有限元软件ANSYS对柱顶集中荷载双层门式刚架进行了静力计算机模拟,得到了刚架柱计算长度系数//的模拟值。理论值//与仿真值的比较表明,二者基本一致。……
……

第三章静态屈曲............................................................28
3.1导言.............................................................................................................................28
3.2固定柱脚刚架屈曲理论的推导.....................................................................28
第4章动态屈曲......................................................无侧向位移双层门式刚架38[/Br/]4.1简介................................................................................................................38
4.2双层门式刚架动力屈曲的理论分析..........................................................38
第五章双层门式刚架静动力屈曲的计算机模拟..............................48
5.1导言..............................................................................................................48
5.2无横向位移双层门式刚架静态屈曲的计算机模拟.........................................49
5.3无侧向位移双层门式刚架屈曲的计算机模拟……50
5.4不同工况下双层门式刚架侧向位移屈曲的计算机模拟...................59
5.5双层门式刚架动力屈曲的计算机模拟.................................................62

结论

门式刚架作为一种高效实用的建筑结构,得到了广泛的应用,同时其稳定性研究也非常重要。因此,其屈曲问题是力学和工程领域中活跃的研究课题之一。合理构建“刚架”静动力屈曲理论分析模型,不仅丰富和发展了经典的稳定性理论,而且具有重要的工程应用价值。本文对双层门式刚架的静动力屈曲进行了理论研究,给出了双层门式刚架静动力屈曲的临界屈曲条件,利用MATLAB编程给出了数值解,并利用有限元软件ANSYS对双层门式刚架的静动力屈曲进行了模拟,分析了各种参数对刚架静动力屈曲的影响。主要结论如下:
1。基于哈密顿原理,推导了双层门式刚架的屈曲控制方程。从理论上研究了不同约束条件下无侧向位移和有侧向位移双层门式刚架的静动力屈曲问题。通过结合问题的边界条件求解屈曲控制方程。给出双层门式刚架静动力临界屈曲条件的解析表达式和屈曲过程中梁、柱的模态方程。利用MATLAB编程计算双层门式刚架的临界屈曲条件,得到屈曲参数,进而计算出柱的ⅱ度系数//和临界屈曲荷载。计算结果表明:
(1)当无侧向位移的双层门式刚架梁柱线性刚度比值α在0.1-30范围内变化时,理论值与模拟值的误差在1%以内,计算长度系数随α的增大而减小,当α大于30时,理论值与模拟值的误差超过2%, 计算长度系数//理论值随着α的增加而减小,接近0.5000,而计算长度系数//模拟值随着α的增加而增加,即在30? 40,刚架的计算长度系数有一个极值点。
(2)双层门式刚架梁柱线性刚度a与横向位移之比为0.1时?8、理论值与模拟值之间的误差范围在]%以内,计算长度系数//随α的增加而减小,当α大于10时,理论值与模拟值之间的误差超过2%,计算长度系数#的理论值随α的增加而减小,接近1.0,而计算长度系数//模拟值随α的增加而增加,即在10?15、刚架的计算长度系数有一个极值点。与无侧移的计算长度系数相比,在相同条件下,有侧移的计算长度系数高于无侧移的计算长度系数。