轻型钢结构中薄壁构件的应用研究

近年来，薄壁构件在轻型钢结构中的应用日趋广泛．由于薄壁构件高强薄壁的特性，使得稳定性和连接成为轻型钢结构设计中突出的问题．根据国内外研究现状，着重就日前薄壁构件的截面特性、屈曲行为的研究方法、稳定性设计理论和薄壁构件的半刚性连接模型等热点问题作了系统地阐述，并归纳了轻型钢结构亟待进一步深入研究的内容。     

薄壁构件的抗碰撞吸能

以金属薄壁构件为例,研究其薄壁构件沿轴向压缩的历程,在给出薄壁构件的材料模型和有限元模型之后,用碰撞大变形有限元软件PAM-CRASH进行仿真,并对薄壁构件的截面对能量的吸收情况进行了分析,对正方形截面的单元胞和多元胞薄壁结构进行了吸能仿真分析,并对薄壁构件这种能量吸收结构提出建议.     

轻型钢结构建筑体系

前言 一般人们感性的认为轻钢结构即自重轻的结构。其实不然，轻钢结构建筑通常是指以轻型冷弯薄壁型钢，轻型焊接和高频焊接型钢，薄钢板、薄壁钢管，轻型热轧型钢及以上各构件拼接、焊接而成的组合构件等为主要受力构件，大量采用轻质围护隔离材料的低层和多层建筑。     

弹性约束条件下H型截面钢梁的弹性稳定性分析

根据薄壁构件弯曲与扭转理论,在弹性约束条件下对H型截面构件的势能方程进行推导,并由最小势能原理,导出了弹性约束条件下H型截面构件稳定计算的单元刚度矩阵。分析了常见荷载作用时连续线弹性侧移约束的H型截面简支钢梁的弹性屈曲荷载,计算结果与Trahair的半解析解进行对比,证明了本方法计算结果正确。结果表明:在设计中若考虑弹性侧移约束的作用,可以显著地提高H型截面薄壁钢梁的稳定性。     

变截面压弯构件挠度的一种数值计算方法

利用逐步逼近的思想研究了变截面压弯构件挠度数值计算方法，数值计算方法采用积分矩阵方法。算例计算结果表明：该法是实用可行的，在求得构件挠度的同时，还能提供稍大于精确值的构件的临界载荷。     

机械承载结构裂纹修复方法及效果的实验比较

薄壁箱型构件是机械承载结构中普遍采用的结构形式,构件在使用过程中经常会产生裂纹,在实际生产中,为避免裂纹引起灾难性事故,必须对裂纹进行修复。修复的方法有几种,文中就构件上裂纹的几种维修方法的维修效果进行了实验比较。其实结果结果对实际修复方法具有重要的参考价值。     

具有局部几何缺陷的轴心受压箱形构件的承载能力研究

采用非线性有限元理论，计算了具有各种宽厚比及不同板件初挠度的箱形截面的极限承载能力，绘出了轴心受压薄壁箱形构件的有效宽度（极限强度）曲线，并提出了轴心受压薄壁箱形构件的有效宽度（极限强度）建议公式，同地进行了试验研究，结果表明，理论分析和试验吻合较好。     

反复荷载下钢筋混凝土平面应力问题有限元非线性分析

本文采用有限元法，对承受反复荷载的钢筋混凝土构件的平面应力问题进行了非线性分析，提出了较为合理的材料本构模型。其中，对开裂后的混凝土考虑了裂面接触效应。本文采用了建立在等效单轴应变概念基础上的增量式正交异性模型来描述混凝土的双向受力性能，并对该模型中的主轴旋转规则进行了改善。采用以本文所述方法编制的程序进行了实例分析，分析结果与试验结果吻合良好。     

薄壁钢管混凝土构件固有振动特性研究

根据钢管混凝土构件的变形特点，首次构造了钢管混凝土单元。这种单元具有以下特点：单元为一维杆梁单元，可以考虑钢与混凝土两种材料的组合；适合于薄壁结构的内力与变形；单元的截面可以变化；轴线可以是曲的，并利用此单元对一定数量的薄壁钢管混凝土构件进行了分析，获得自振频率和模态等固有振动特性。     

薄壁箱形构件预应力钢束净保护层厚度的讨论

依据30m跨径预应力砼足尺薄壁箱梁的试验研究，分析了其在张拉阶段底板沿预应力钢束纵向开裂的原因，对薄壁箱形预应力砼构件，提出在考虑获得所需纵向预应力的同时，应计入泊松效应和预应力钢束对构件变形产生的反向作用力的不利影响，并从工程设计角度建立了分析模型，提出了确定预应力钢束下保护层厚度的建议公式．     

随机荷载作用下钢构件的疲劳可靠度研究

本文利用裂纹扩展速率的Ｐａｒｉｓ公式，将应力变程Ｓｒ和材料参数Ｃ作为随机变量，应用概率的中心极限定理推导出在随机荷载作用下构件的裂纹长度和疲劳寿命的概率密度函数。并且将构件中含有的缺陷个数及长度作为随机变量考虑，导出了构件的疲劳可靠度函数。     

箱形结构截面扭转中心的确定及应用

基于箱形薄壁梁的实际构造情况和用于薄壁构件约束扭转计算的YMANCK第二理论,对工程结构中常用的单箱双室薄壁箱形梁截面的扭转中心位置进行了理论推导,并得到了扭转中心的显式表达式。算例表明,该计算公式正确、使用方便,具有广泛的适用性。     

薄壁箱形构件预应力钢束净保护层厚度的讨论

依据30m跨径预应力砼足尺薄壁箱梁的试验研究,分析了其在张拉阶段底板沿预应力钢束纵向开裂的原因,对薄壁箱形预应力砼构件,提出在考虑获得所需纵向预应力的同时,应计入泊松效应和预应力钢束对构件变形产生的反向作用力的不利影响,并从工程设计角度建立了分析模型,提出了确定预应力钢束下保护层厚度的建议公式.     

变截面开口薄壁钢箱稳定性分析

从薄板基本理论出发,利用单块板的平衡状态,将基本方程建立在变形后的结构上,用假想荷载法推导出了薄壁构件弯扭平衡微分方程;以变截面开口薄壁钢箱为研究对象,用有限元软件ANSYS对大量不同尺寸的结构进行了屈曲分析。研究发现:受竖向均布荷载作用下变截面悬臂开口薄壁钢箱有3种基本屈曲形态,即板件的局部屈曲、截面的畸变屈曲和构件的整体屈曲;随着结构尺寸的变化,一阶屈曲形式也在发生变化,并且呈一定的规律。     

轴—扭复合加载下302不锈钢塑性变形特性的实验研究

本文对３０２不锈钢薄壁圆管试件沿双线性应变路径受铀－扭复合载荷的实验进行了讨论。在塑性应变矢量空间中，观察加载路径内蕴几何学对应力响应的矢量和标量特性影响的规律，结果表明，路径的内蕴几何学参数，变形历史及其应变分量相互间的耦合效应对响应有着显著的影响。     

钢梁柱节点在重复荷载作用下的性能实验研究：——关于塑性变形分担率及…

本文对２８个薄壁截面的Ｈ型梁柱节点试件在重复荷载作用下进行实验研究，就构成节点的梁、柱和节点板域等构件的塑性变形分担率和节点的能量吸收能力进行分析和评价。     

预应力砼空心板桥纵向裂缝分析

依据30m跨径预应力砼足尺空心板梁的试验研究，分析了其沿预应力钢束纵向开裂的原因，提出在薄壁箱形预应力砼结构设计中，在考虑获得所需纵向预应力的同时，应计入泊松效应和预应力钢束对构件变形产生的反向作用力的不利影响．     

车身结构中常用薄壁构件的刚度分析

本文利用有限元法计算了车身结构中常用的几种薄壁截面梁的弯扭刚度。在分析比较的基础上 ,从轻量化的角度出发 ,确定出弯扭刚度最佳的截面形状。对礼帽型组合薄壁截面梁进行了基于几何模型和基于有限元模型两种方式的参数研究。得出梁的弯曲刚度随其各个特征尺寸变化的规律。为薄壁构件的选型及刚度设计提供了依据。     

复合材料薄壁梁的翘曲

将薄壁结构杆件的平衡理论引入复合材料薄壁梁的分析中，来分析复合材料薄壁梁剖面的平面外翘曲规律。针对复合材料叠层对翘曲规律的影响，将复合材料薄壁梁视为叠层壳，用三维实体元对梁剖面的翘曲问题进行研究。数值实验结果证明：材料的叠层对薄壁梁截面翘曲影响不大，平衡理论可在复合材料薄壁结构中应用。     

基于数值模拟的薄壁构件碰撞性能研究及焊接影响

利用ANSYS/LS-DYNA的显式有限元方法对4种典型车用薄壁构件进行正碰碰撞仿真,根据所得的变形模式、冲击力、速度等一系列特性参数,分析了其吸能规律,比较了不同构件耐碰撞性能的优劣,为车辆耐碰撞性能的设计奠定了理论基础。同时对焊点的仿真进行了讨论,分析了连接失效对碰撞性能的影响。