薄壁槽形截面压杆弹性整体屈曲数值计算研究.docx

发表时间：9月

详情：为研究薄壁槽钢整体屈曲下的数值算法的适用性，以4种不同杆端约束下的薄壁槽形截面压杆为研究对象，根据广义梁理论确定其发生弹性整体屈曲的有效长度及临界荷载，与开口薄壁理想压杆的线性及非线性解析解进行对比，得到一致的临界荷载。利用ABAQUS有限元分析软件建立壳体有限元模型，采用杆端截面形心集中加载，依据约束情况确定杆端约束，以及根据有效长度施加不同初始缺陷的计算模型，开展特征值算法和隐式弧长法数值计算分析。计算结果表明：当开口薄壁压杆的有效长度足够大时，临界荷载的特征值数值解与理论解一致，弧长法计算得到的非线性解误差相对较大。当有效长度不够大时，弧长法计算得到的极限荷载与理论解基本一致，且弧长法可有效追踪后屈曲路径。

关键词：薄壁槽钢截面；压杆；整体屈曲；后屈曲；数值计算；临界荷载；弧长法

研究背景：随着冶金技术的不断发展和钢产量的急剧增加，冷弯薄壁型钢以其自身突出的优点被广泛应用在桁架结构、塔架结构以及各类板壳结构的格构支撑中。薄壁构件的承载力主要由稳定条件控制，其中细长的受压薄壁构件，常发生弹性整体失稳。由于不同截面形式的薄壁构件的失稳形式复杂多样，薄壁构件的稳定性计算研究一直以来受到广泛关注。

槽钢几何尺寸

薄壁杆件稳定微分方程

大变形和耦合项平衡方程式

临界荷载行列式

四种约束条件下荷载-长度曲线

槽钢有限元模型

不同杆端约束下的屈曲路径

不同约束施加方法对临界荷载的影响

不同几何缺陷下弧长法计算结果比较

屈曲荷载的数值解与理论解对比