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《武汉理工大学》 2006年
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CFRP加固WF型梁侧扭屈曲的几何非线性有限元分析

朱必永  
【摘要】:随着科学技术和社会经济水平的提高,大跨度结构越来越多地被应用到各种结构当中。大跨度结构由于跨度大,结构的抗弯刚度、抗扭刚度就相对地显得比较薄弱,在竖向荷载作用下,结构过大的竖向弯曲变形和侧向扭转变形导致结构侧扭屈曲成为人们关注的焦点。有些结构由于设计、施工或结构老化等多种因素导致结构局部或整体的稳定性得不到保证,将其全部推倒重建将会造成很大得经济损失。随着近年来CFRP补强材料的广泛运用,采用CFRP材料对结构侧扭稳定性进行加固也成为人们开始关注的问题。 近年来,国内外众多学者对CFRP加固结构的课题和竖向荷载作用下的薄壁杆件的侧扭屈曲问题进行了深入的研究,但是对CFRP材料加固薄壁杆件,以提高结构的侧扭稳定性的研究比较少。为此,本文尝试着对采用CFRP材料加固的WF型梁结构的侧扭屈曲问题进行了有限元分析。 稳定是结构所处的一种状态。结构的失稳破坏是结构内部抗力的突然崩溃,它比强度破坏更危险。结构失稳的类型有很多种,其中直梁在竖向荷载的作用下,结构发生了较大的竖向弯曲变形和侧向扭转变形,而导致结构失稳称为梁的侧扭屈曲。梁的侧扭屈曲是分枝点失稳问题,临界荷载就是分枝点荷载,可根据平衡形态的二重性特点进行计算。 本文运用ANSYS有限元软件,采用完全的和校正的全量形式的Lagrange列式法建立几何非线性平衡方程,并运用牛顿-罗夫森法,对CFRP加固的单跨和两跨WF型截面梁结构进行了几何非线性有限元计算分析。采用特征值屈曲分析预测结构的理论屈曲强度,再以牛顿-罗夫森法对结构变形进行全过程跟踪分析,求得屈曲临界载荷。通过对CFRP加固的单跨和两跨WF型截面梁结构的线性特征值分析和几何非线性侧扭屈曲的稳定分析,可以得出:在跨中集中荷载的作用下,结构发生了侧扭屈曲失稳;在WF型梁结构跨中的上下翼缘或上翼缘采用CFRP对结构进行加固,可以有效地提高结构的临界屈曲荷载,增强了结构的稳定性;改变加固在WF型梁上的CFRP条的长度、跨度、厚度和位置,对结构的临界屈曲荷载也有较大的影响。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU375.1

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