本文選題：正弦波紋腹板 + 波紋腹板H型鋼梁　； 參考：《西南石油大學》2016年碩士論文

【摘要】：目前,H型鋼在我國處于舉足輕重的位置,而在鋼結構建筑中,H型鋼主要應用于門式剛架的梁、柱和吊車梁等處。但普通平腹板H型鋼的高厚比受到限制,需要通過設置加勁肋等措施進而提高其穩(wěn)定性能,這就大大增加了結構的自重和工程造價,因此,基于普通平腹板H型鋼存在著諸多問題,波紋腹板H型鋼的出現(xiàn)使得一系列問題迎刃而解。波紋腹板H型鋼梁以較薄厚度的波紋鋼板作為腹板,不需要加勁肋的協(xié)助便可獲得較好的剪切屈曲強度和剛度,大幅度地降低了材料用量,體現(xiàn)出顯著地經(jīng)濟效益�；诓y鋼腹板的優(yōu)越性,近年來國內外學者已對該結構形式進行了一系列的研究,并得到有價值的結論。本文主要以正弦波紋腹板H型鋼梁為研究對象,運用ABAQUS有限元軟件對其剪切屈曲性能進行詳盡地研究,并與相同條件下的三角形波紋、矩形波紋腹板形式進行抗剪切屈曲能力的對比；同時也對正弦波紋腹板的幾何參數(shù)進行優(yōu)化,以得到能夠降低材料用量的幾何參數(shù)值或取值區(qū)間。主要的研究內容如下：(1)本文對波紋鋼腹板的屈曲理論進行詳盡地闡述,包括抗彎屈曲理論、抗扭屈曲理論以及抗剪屈曲理論,其中重點對剪切屈曲的三種屈曲模式進行介紹。在闡述波紋鋼腹板抗剪屈曲理論的過程中,針對本文的研究對象正弦波紋腹板H型鋼梁,并依據(jù)梯形波紋形式下屈曲強度的計算公式,本文推導出適用于正弦波紋腹板的整體屈曲強度τcr,g計算公式、局部屈曲強度τcr,l計算公式,以及后續(xù)優(yōu)化研究的約束條件即控制剪切應力τ的計算公式；(2)本文應用ABAQUS有限元軟件對簡支條件下的正弦波紋腹板H型鋼梁進行彈性屈曲分析,重點研究了H型鋼梁跨度L和正弦波紋腹板幾何參數(shù),包括腹板厚度t、腹板高度h、波長λ*、波幅H*對H型鋼梁屈曲性能的影響,得到了大量的臨界屈曲荷載值。隨后運用Origin繪圖軟件繪制出尺寸參數(shù)與臨界屈曲荷載之間的變化關系曲線,最終總結出各個尺寸參數(shù)變化時臨界屈曲荷載的變化規(guī)律及結論。同時,本文還對比分析了相同條件下三角形波紋、矩形波紋與正弦波紋抗剪切屈曲能力的異同點,為今后多種波紋形式的全面發(fā)展提供理論依據(jù)；(3)本文運用MATLAB優(yōu)化工具箱中的基本函數(shù)fmincon函數(shù)對正弦波紋腹板的幾何參數(shù)進行優(yōu)化分析和處理,重點對研究涉及的約束非線性問題和如何用MATLAB編寫約束函數(shù)M文件、目標函數(shù)及其他約束條件作詳細地敘述。通過MATLAB軟件的優(yōu)化處理,可以得到最優(yōu)解和目標函數(shù)的最優(yōu)值。結合腹板幾何參數(shù)對臨界屈曲荷載的影響規(guī)律,最終能夠獲得滿足正弦波紋腹板H型鋼梁屈曲能力且節(jié)約材料用量的幾何參數(shù)取值或取值區(qū)間。
[Abstract]:At present, H-shaped steel plays an important role in our country, while in steel structure building, H-shaped steel is mainly used in beam, column and crane beam of portal frame. However, the ratio of height to thickness of ordinary flat web H-section steel is limited, so it is necessary to improve the stability of H-section steel by means of stiffening rib, which greatly increases the weight of the structure and the engineering cost. Based on the common flat web H section steel, there are many problems, and the emergence of corrugated web H section steel makes a series of problems solved. The corrugated web H-type steel beam takes a thin corrugated steel plate as the web plate, and the shear buckling strength and stiffness can be obtained without the help of stiffening ribs. The material consumption is greatly reduced and the remarkable economic benefit is shown. Based on the superiority of corrugated steel web, scholars at home and abroad have carried out a series of research on the structure in recent years, and got valuable conclusions. In this paper, the shear buckling behavior of sinusoidal web H-beam is studied in detail by using ABAQUS finite element software, and it is compared with triangular corrugation under the same conditions. The shear buckling ability of rectangular corrugated web is compared, and the geometric parameters of sinusoidal web are optimized to obtain the geometric parameter or interval which can reduce the amount of material. The main research contents are as follows: (1) in this paper, the buckling theory of corrugated steel web plate is elaborated in detail, including bending buckling theory, torsional buckling theory and shear buckling theory, in which three buckling modes of shear buckling are introduced. In the course of expounding the shear buckling theory of corrugated steel web, aiming at the research object of this paper, the H-shaped steel beam with sinusoidal webs is calculated according to the formula of buckling strength under the form of trapezoidal ripple. In this paper, the formulas for calculating global buckling strength 蟿 crg and local buckling strength 蟿 crl for sinusoidal web are derived. In this paper, ABAQUS finite element software is used to analyze the elastic buckling of sinusoidal webs H-shaped steel beams under simply supported conditions. The effects of span L and sine ripple web geometry parameters, including web thickness, web height, wavelength 位 and amplitude H *, on the buckling behavior of H-type steel beams are studied, and a large number of critical buckling load values are obtained. Then the curve between the dimension parameter and the critical buckling load is drawn by using the Origin drawing software. Finally, the variation law and conclusion of the critical buckling load with the change of the dimension parameter are summarized. At the same time, the similarities and differences of the shear buckling resistance of triangular, rectangular and sinusoidal ripples under the same conditions are also analyzed. In this paper, the basic function fmincon function in MATLAB optimization toolbox is used to optimize the geometric parameters of sinusoidal web plate. The problem of constraint nonlinearity involved in the study and how to write the constraint function M file, objective function and other constraint conditions with MATLAB are described in detail. The optimal solution and the optimal value of the objective function can be obtained by the optimization of MATLAB software. Combined with the influence of web geometry parameters on critical buckling load, the geometric parameters or interval of critical buckling load can be obtained to satisfy the buckling capacity of sinusoidal web H-shaped steel beams and to save material consumption.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU392.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙鐘源;鋁波紋板的生產(chǎn)[J];輕合金加工技術;1984年01期

2 李鋒,賀永杰,周燕萍,孫百剛,艾力琴,張青藩,何家德,王名升;離散孔波紋板氣膜冷卻技術[J];吉首大學學報(自然科學版);2004年02期

3 郭金合;來自意大利、法國的時尚藝術品——立體波紋板[J];新材料新裝飾;2005年02期

4 夏淑清;;新型建筑材料-鋁合金波紋板在貴鋁工程中開始使用[J];冶金建筑;1981年01期

5 范躍華;我院“波紋板反應池”科研項目通過鑒定[J];武漢建材學院學報;1984年01期

6 姚忠信;;不銹鋼波紋板塔盤的制造[J];壓力容器;1985年05期

7 王新志 ,王林祥 ,胡小方;波紋圓薄板的非線性振動[J];甘肅工業(yè)大學學報;1986年04期

8 王建和;;新型波紋板在建筑中的潛力[J];建筑人造板;1989年02期

9 師晉生;;高粘度流體在波紋板通道內的流動模型[J];過程工程學報;2006年06期

10 劉彬武;劉朝;;水蒸汽在波紋板上凝結的分子動力學研究[J];工程熱物理學報;2007年S1期

相關會議論文 前7條

1 謝石林;劉生江;;單層波紋板的聲傳遞損耗特性[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

2 劉生江;謝石林;張希農;;雙層波紋板聲傳遞損耗特性研究[A];第十屆全國振動理論及應用學術會議論文集（2011）上冊[C];2011年

3 董穎杰;周學軍;王曉曄;;正弦波紋腹板鋼梁腹板在均布受壓荷載作用下屈曲的理論分析[A];第九屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2009年

4 師晉生;蘇麗娟;張巧珍;;高黏度液體在波紋豎壁上自由降落的分析[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術研討會會議論文集[C];2006年

5 于渤;張錢城;金峰;盧天健;;泡沫鋁填充波紋板的動態(tài)壓縮性能研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

6 蘇為;張?zhí)熘?;交錯波紋流道內流場數(shù)值分析[A];計算機技術與應用進展——全國第17屆計算機科學與技術應用（CACIS）學術會議論文集（上冊）[C];2006年

7 姬長發(fā);王躍勇;劉曉兵;;酒窩狀換熱板強化換熱效果分析[A];第一屆中國（西安）采暖通風、制冷空調節(jié)能減排技術研討會論文集[C];2009年

相關重要報紙文章 前2條

1 李有觀;鋁合金波紋板[N];中國有色金屬報;2003年

2 劉化民;鋼波紋板輥壓成形技術[N];世界金屬導報;2013年

相關博士學位論文 前2條

1 陳作義;交叉三角形波紋板流道傳熱與流動特性的研究[D];華南理工大學;2012年

2 常國強;正弦型波紋壁面氣膜冷卻研究[D];南京航空航天大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 張立峰;波紋板內氣液分離流場的數(shù)值模擬研究[D];西安石油大學;2015年

2 姜超;復合材料波紋腹板梁的穩(wěn)定性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 李杰;波紋填料表面薄膜流體的數(shù)值及實驗研究[D];浙江大學;2015年

4 張飛;油井現(xiàn)場三相分離系統(tǒng)設計[D];西安工業(yè)大學;2014年

5 鄒祥強;多孔鋼波紋板拱橋的動力響應分析[D];合肥工業(yè)大學;2015年

6 馬銘澤;高效氣液分離器的性能研究[D];中國石油大學(華東);2014年

7 梁茜;大型CO_2捕集塔內氣液流動特性模擬研究[D];青島科技大學;2016年

8 張公邁;深波波紋板冷沖成形規(guī)律研究[D];吉林大學;2016年

9 趙登山;基于波紋腹板的起重機主梁結構性能研究[D];西南交通大學;2016年

10 紀海鳳;結構上正交各向異性板等效剛度的探究[D];燕山大學;2016年

，

本文編號：1940535