孔角修圆蜂窝梁的弹性分析与设计

摘要

蜂窝钢梁能够节约材料、便于管道穿越，具有截面形式合理、抗弯刚度大、承载力高、通透美观和经济效益显著等优点，故有推广应用价值。但蜂窝梁不是符合平截面假定的经典梁，其设计计算问题还没有得到圆满的解决，我国更无相应的设计标准。因此，开展进一步研究十分必要。四角修圆孔蜂窝梁能够避免六边形孔蜂窝梁的应力集中和圆孔蜂窝梁的扩张比损失。本文主要针对四角修圆孔蜂窝梁设计计算方法进行研究，主要内容如下： 1.介绍了子结构分析技术的基本原理，并在不同孔型、不同孔况蜂窝梁的有限元分析中加以应用，以提高计算效率。分别得出单位均布线力作用下简支蜂窝梁的最大应力和挠跨比，制作成表格，为设计提供方便。通过一个算例介绍了表格法的使用方法。 2.根据纯弯四角修圆孔蜂窝梁有限元分析结果反算确定其等效抗弯刚度，该方法具有简捷、准确、经济、高效等优点；提出了四角修圆孔蜂窝梁等效抗弯刚度的合理表达式，并通过大量有限元分析，得到了腹板刚度折减系数表，给出了该系数的计算公式。 3.基于费氏空腹桁架比拟推导了四角修圆孔蜂窝梁的挠度计算公式，给出了有关参数的相应取值，其计算结果通过有限元分析得到了验证。 4.给出了四角修圆孔蜂窝梁屈曲分析中有关刚度的取值，并借鉴实腹梁相应公式求得其临界弯矩，同时进行了有限元分析。二者计算结果相互吻合良好，说明利用实腹梁相应公式和本文刚度取值求解四角修圆孔蜂窝梁临界弯矩的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2蜂窝钢梁的应用和研究现状

1.2.1国内外蜂窝钢梁的设计应用现状

1.2.2国内外蜂窝钢梁的研究现状及主要成果

1.3本文的研究思路、内容及意义

第二章子结构方法在蜂窝梁有限元分析中的应用

2.1子结构方法概述

2.1.1子结构概念与原理

2.1.2子结构分析过程的基本步骤

2.2蜂窝梁的子结构分析技术

2.3蜂窝梁子结构分析程序的步骤

第三章蜂窝梁应力和挠度验算的表格法

3.1概述

3.1.1应力计算

3.1.2挠度计算

3.2错位成型圆孔蜂窝梁应力和挠度系数表

3.3错位成型圆头孔蜂窝梁应力和挠度系数表

3.4四角修圆孔蜂窝梁应力和挠度系数表

3.5应力和挠度系数表在设计验算中的用法

3.5.1验算公式

3.5.2验算算例

第四章错位成型四角修圆孔蜂窝梁的弯曲刚度确定

4.1概述

4.2确定蜂窝梁弯曲刚度的方法

4.3挠度分析与等效抗弯刚度反推

4.4等效抗弯刚度表达与实用计算

4.5本章小结

第五章错位成型四角修圆孔蜂窝梁的挠度计算

5.1挠度计算的既有方法

5.2费氏桁架比拟法公式推导

5.3费氏桁架比拟法的参数取值

第六章错位成型四角修圆孔蜂窝梁的屈曲分析

6.1概述

6.1.1弯扭弯曲

6.1.2稳定分析方法

6.2屈曲分析有关刚度的取值

6.2.1等效侧向抗弯刚度

6.2.2等效翘曲刚度

6.2.3等效自由扭转刚度

6.3简支蜂窝梁弹性屈曲公式

6.3.1纯弯蜂窝梁的屈曲荷载公式

6.3.2均布荷载下蜂窝梁的屈曲荷载公式

6.3.3集中荷载下蜂窝梁屈曲荷载公式

6.4有限元分析计算

6.4.1纯弯蜂窝梁的有限元分析

6.4.2均布荷载作用下蜂窝梁的有限元分析

6.4.3集中荷载作用下蜂窝梁的有限元分析

6.5分析结果的对比

6.6本章小结

第七章结论与展望

7.1本文的主要研究工作及结论

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果