框架梁柱節(jié)點(diǎn)處雙力矩與翹曲位移的傳遞研究.pdf

1、通用有限元程序關(guān)于翹曲位移和雙力矩在梁柱節(jié)點(diǎn)之間傳遞的處理上,長期存在著錯(cuò)誤的做法,與板殼有限元分析的結(jié)果不一致。要想最終解決薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)問題,還缺少一個(gè)條件就是廣義力雙力矩之間的關(guān)系或者雙力矩與翹曲位移之間的關(guān)系。本文對翹曲分量傳遞系數(shù)為-1的翼緣延伸加勁節(jié)點(diǎn)組成的框架這一特殊情況,利用反證法,證明了通用有限元實(shí)質(zhì)上把梁柱翹曲位移和雙力矩處理為:θ’B=θ’C,BωB=BωC。而正確的處理方法應(yīng)該是:θ’B=-θ’C,BωB=-Bω

2、C,可以得到與板殼有限元相符的結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)翹曲分量如何影響梁柱變形取決于梁柱節(jié)點(diǎn)形式,那么對于不同節(jié)點(diǎn)形式的框架需要分別分析。本文把節(jié)點(diǎn)域看成是由梁柱翼緣和加勁肋組成的井字梁系,考慮翼緣及加勁肋在翼緣平面內(nèi)彎曲和自由扭轉(zhuǎn),建立四個(gè)節(jié)點(diǎn)的平衡方程。協(xié)調(diào)翼緣板件內(nèi)力和位移與桿件截面內(nèi)力和位移的關(guān)系,組集成剛度矩陣,從理論上正確解答了翹曲傳遞問題。基于井字梁系模型,計(jì)算翼緣延伸加勁節(jié)點(diǎn)連接的框架變形與板殼有限元分析的結(jié)果相符,對不同梁柱截面

3、的r形框架進(jìn)行了算例分析,驗(yàn)證了在梁柱節(jié)點(diǎn)處,柱子翹曲位移與梁的翹曲位移存在著相等相反(θ’b=-θ’c)近似成立;對于三塊加勁肋節(jié)點(diǎn)組成的框架進(jìn)行翹曲分析,由于斜加勁肋的存在使得翹曲傳遞問題變得復(fù)雜,考慮其平面內(nèi)彎曲和自由扭轉(zhuǎn),同樣與板殼有限元分析結(jié)果吻合,證明了本文模型的正確性,由于斜加勁肋的存在抑制了翹曲分量的傳遞,并且與斜加勁肋的厚度直接相關(guān)。關(guān)于框架梁柱雙力矩的關(guān)系鮮有研究,利用本文模型只對節(jié)點(diǎn)域進(jìn)行分析,將翼緣板件外力進(jìn)行組