本文選題：蜂窩梁 + 彎剪共同作用　； 參考：《西南石油大學》2016年碩士論文

【摘要】：蜂窩梁是一種由工字形梁在腹板上進行切割后錯位焊接或直接切割成不同孔型的開孔梁,其開孔形式主要有圓形、正六邊形、正八邊形等。蜂窩梁相比實腹梁有許多的優(yōu)勢,比如抗彎剛度大、截面模量高、經(jīng)濟效應好、便于配置管道設施以及構(gòu)件美觀等。因此,蜂窩梁的研究越來越多,應用也逐漸廣泛。由于蜂窩梁腹板存在孔洞,使得其承載能力分析與實腹梁差異較大,蜂窩梁的受力分析需要考慮更多的因素,如腹板開孔尺寸和焊接質(zhì)量等。目前,對于蜂窩梁的研究主要集中在強度、剛度以及整體穩(wěn)定性方面,腹板局部穩(wěn)定性的研究鑒于開孔形式各異、理論推導復雜,目前并無對應的理論解。已有的研究主要在單一受力狀態(tài)下分析蜂窩梁腹板的屈曲問題,而這些研究與蜂窩梁腹板實際受力狀態(tài)存在一定的差異。本文首先介紹了國內(nèi)外蜂窩梁的研究現(xiàn)狀,簡要闡述了板的屈曲理論和穩(wěn)定分析的常用方法。然后,依據(jù)薄板穩(wěn)定理論,取蜂窩梁腹板為研究對象,假定蜂窩梁腹板約束條件為四邊簡支,利用有限元軟件ANSYS建立了大量的開孔腹板模型并單獨對其進行了純彎、純剪狀態(tài)下的特征值屈曲分析,研究了不同影響因素下的蜂窩梁腹板在對應受力狀態(tài)下的屈曲模式和屈曲應力的變化規(guī)律。通過參考實腹板彎曲屈曲系數(shù)公式和剪切屈曲系數(shù)公式,利用有限元分析得出的臨界荷載,反算出相應的開孔腹板屈曲系數(shù),通過數(shù)值分析軟件MATLAB擬合出了開孔腹板在純彎、純剪狀態(tài)下的屈曲系數(shù)公式,驗證了公式的準確性,并采用嵌固系數(shù)來考慮不同受力狀態(tài)下蜂窩梁翼緣對腹板的約束作用。再次,本文在蜂窩梁腹板單一受力狀態(tài)分析的基礎上,進一步研究了彎剪共同作用下兩種較典型孔高比的蜂窩梁腹板彈性屈曲問題,提出了兩組適用于蜂窩梁腹板在彎剪共同作用下的屈曲臨界條件。最后,本文通過有限元軟件對具體蜂窩梁進行彈性屈曲分析,總結(jié)了橫向荷載作用下蜂窩梁在考慮不同孔高比、孔洞數(shù)、厚度以及橫向加勁肋設置情況下,其腹板的屈曲模式與臨界荷載變化規(guī)律。
[Abstract]:Honeycomb beam is a kind of beam-hole beam which is dislocated and welded by I-shaped beam on the web or directly cut into different types of holes. The main opening forms are circular hexagonal and octagonal. Honeycomb beams have many advantages over solid web beams, such as high flexural stiffness, high section modulus, good economic effect, easy to configure pipeline facilities and beautiful components, and so on. Therefore, the research of honeycomb beam is more and more, the application is also widespread gradually. Due to the existence of holes in the webs of honeycomb beams, the load capacity analysis of honeycomb beams is different from that of full web beams, and more factors need to be considered in the analysis of beehive beams, such as the size of web openings and welding quality. At present, the research of honeycomb beam is mainly focused on strength, stiffness and global stability. The study of local stability of web plate has no corresponding theoretical solution in view of the different orifice forms and complicated theoretical derivation. The existing researches mainly analyze the buckling problem of the web of honeycomb beam under a single stress state, but these researches are different from the actual stress state of the web of honeycomb beam. In this paper, the research status of honeycomb beams at home and abroad is introduced, and the buckling theory and stability analysis methods are briefly described. Then, according to the theory of thin plate stability, taking the web of honeycomb beam as the research object, assuming that the constraint condition of the web of honeycomb beam is simply supported on four sides, a large number of open-hole web models are established by using the finite element software ANSYS, and the pure bending of the web plate is carried out separately. The buckling analysis of eigenvalue under pure shear state is carried out, and the buckling mode and buckling stress of web plate of honeycomb beam under different influence factors are studied. By referring to the formula of bending buckling coefficient and shear buckling coefficient of real web, using the critical load obtained by finite element analysis, the corresponding buckling coefficient of open web is calculated, and the pure bending of open web is obtained by numerical analysis software MATLAB. The formula of buckling coefficient under pure shear state verifies the accuracy of the formula and uses the embedded coefficient to consider the constraint of the flange of honeycomb beam on the web under different loading conditions. Thirdly, on the basis of the analysis of the single stress state of the web of honeycomb beam, the elastic buckling problem of the web plate of honeycomb beam under the action of bending and shear is further studied, and the elastic buckling of the web plate of the honeycomb beam with typical ratio of hole to height is studied. Two sets of critical buckling conditions for web plate of honeycomb beam under the action of bending and shear are presented. Finally, the elastic buckling analysis of the concrete honeycomb beam is carried out by finite element software, and the effect of transverse load on the honeycomb beam is summarized under the consideration of different hole height ratio, hole number, thickness and transverse stiffening rib setting. The buckling mode and critical load variation of the web.
【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】：TU391

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本文編號：1942140