壓彎載荷下腹板開(kāi)孔梁極限承載力研究.pdf

1、鋼梁結(jié)構(gòu)由于抗彎性能好、易于生產(chǎn)加工等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。為合理布置縱骨和舾裝管件，往往需要在梁腹板上開(kāi)孔。腹板開(kāi)孔不僅會(huì)減小梁的截面面積、造成結(jié)構(gòu)不連續(xù)，還會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力重新分布，最終降低梁的極限承載力。腹板開(kāi)孔梁結(jié)構(gòu)的極限承載力與船體結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性息息相關(guān)。盡管腹板開(kāi)孔梁的極限承載力已有大量研究，但是主要集中于梁腹板的失效模式，而開(kāi)孔梁的帶板屈曲等其他失效模式尚未有詳細(xì)調(diào)查。船體結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)載荷形式為貨物壓力和水壓力聯(lián)合

2、載荷，在這種復(fù)雜的聯(lián)合載荷形式下，開(kāi)孔參數(shù)的影響尤為復(fù)雜，梁的失效形式往往難以預(yù)測(cè)，目前國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上對(duì)這一類(lèi)型問(wèn)題的研究相對(duì)較少。本文以腹板開(kāi)孔梁為研究對(duì)象，將有限元分析和試驗(yàn)分析相結(jié)合，對(duì)腹板開(kāi)孔梁在壓彎載荷下的極限承載力的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　首先對(duì)開(kāi)孔梁試件展開(kāi)壓彎載荷下的極限承載力試驗(yàn)，分析每根試件在試驗(yàn)過(guò)程中的試驗(yàn)破壞現(xiàn)象和撓度載荷數(shù)據(jù)，試件的開(kāi)孔部位有足夠加強(qiáng)，能保證開(kāi)孔區(qū)域不發(fā)生失穩(wěn)或失效，對(duì)比開(kāi)孔位于跨中和端部

3、的試件破壞形式和載荷撓度曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)開(kāi)孔位于腹板跨中時(shí)對(duì)極限承載力的影響更大，運(yùn)用有限元方法對(duì)壓彎載荷下腹板開(kāi)孔梁的極限承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)，有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果能很好吻合。
　　建立了系列開(kāi)孔梁的非線(xiàn)性有限元模型，討論單元?jiǎng)澐址绞胶蛦卧叽鐚?duì)計(jì)算結(jié)果的影響，同時(shí)在有限元模型中考慮焊接引起的結(jié)構(gòu)初始變形，基于有限元模型計(jì)算結(jié)果分析開(kāi)孔位置和開(kāi)孔尺寸對(duì)梁極限承載力的影響，根據(jù)開(kāi)孔梁的破壞形式提出“開(kāi)孔區(qū)域失效模式“和“非開(kāi)孔區(qū)域失