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《天津大学》 2004年
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长悬臂桁架基于有限元的稳定性和极限承载研究

王国权  
【摘要】:桁架是由一些细长杆在其两端连接(利用焊接或铆接等方法)而成的几何形状不变的结构。钢桁架在承载能力极限状态可以出现下列六种情况:1)整个结构或其一部分作为刚体失去平衡;2)结构构件或连结因材料强度被超过而破坏;3)结构转变为机动体系;4)结构或构件丧失稳定性;5)结构出现过度的塑性变形,而不适于继续承载;6)在重复荷载作用下构件疲劳断裂。 在这些极限状态中,稳定性、抗脆性和疲劳的能力都对结构有很大的影响,本文只对稳定性和极限荷载做研究。但是结构的稳定问题不同于应力问题的解算:一是须考虑变形对外力效应的影响;二是静定和超静定结构的区分失去意义;三是叠加原理不再适用。 在本文中对天津市某体育场所施工中的应变测试数据进行了处理,在此基础上进行下列研究。 1.本文推导了考虑结构几何非线性(物理线性)的有限元分析的一般列式,应用了瑞利-里兹法得到空间杆单元的非线性分析刚度矩阵,并将这种方法应用于算例求出临界承载力,然后与几何线性分析结果进行对比。 2.本文采用经典的线性屈曲理论对桁架结构进行线性屈曲分析,然后将工程实例运用有限元分析软件ANSYS进行几何非线性分析,并与实际工程的检测结果进行对比分析,进而分析巨型桁架的稳定极限承载能力。 综合可以得到:基于有限单元法的几何非线性结构稳定性分析,对于悬臂桁架结构体系,加强结点刚度可以提高结构的屈曲承载,但是对于悬臂端结点的位移却是不利的。此外,进行几何非线性分析时,应力对于刚度矩阵的强化也有着不可忽视的作用,所以在进行选材时应该优先选择屈强比较大的材料,这对于防止结构体系局部构件失稳具有很大作用。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU323.4

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