蒙皮板中壓型鋼板的整體剪切屈曲性能的研究.pdf

1、我國對蒙皮效應(yīng)的研究起步較晚，在設(shè)計中還有許多問題需要解決。在進行蒙皮體設(shè)計時，需要依次考慮其在每一種可能破壞模式下的強度，取其最小值作為蒙皮體的設(shè)計強度。蒙皮板的整體剪切屈曲破壞模式是起控制作用的一種可能破壞模式，如何有效的確定該破壞模式下的強度也是需要解決的問題，尤其是蒙皮板與支撐構(gòu)件在不同連接形式下的整體屈曲荷載。目前國內(nèi)外對此問題的研究十分有限，國內(nèi)的研究也主要集中在支撐構(gòu)件或連接的破壞研究上，沒有針對蒙皮板與支撐構(gòu)件在不同連接

2、形式下整體剪切屈曲破壞的專門研究，這正是本文研究的目的。
　　 本文的研究工作主要包括兩個部分，第一部分是關(guān)于單跨蒙皮板的整體剪切屈曲的研究，第二部分是關(guān)于多跨蒙皮板的整體剪切屈曲的研究，其中第一部分是本文的重點。
　　 在第一部分中，所做的工作和相應(yīng)的結(jié)果如下：
　　 利用能量法分別從小撓度理論和大撓度理論推導(dǎo)了單跨蒙皮板的整體剪切屈曲荷載，在此基礎(chǔ)上，探討了壓型鋼板的截面形狀對整體屈曲荷載的影響，重點比較了波

3、高和鋼板厚度對屈曲荷載的影響，得出以下結(jié)論：矩形截面對應(yīng)的屈曲荷載最小，三角形截面對應(yīng)的屈曲荷載不是最大，最大的屈曲荷載是滿足一定條件的梯形截面，但三角形截面對應(yīng)的值與最大屈曲荷載差別不大。另外，增加波高比增加鋼板厚度在抵抗整體屈曲方面更為有效。
　　 完成了蒙皮板與支撐構(gòu)件在六種不同連接形式下的抗剪性能試驗，得到了每個試件的荷載位移曲線、剪切剛度、屈曲荷載、屈曲形式、應(yīng)變分布和離面位移曲線。利用有限元軟件ANSYS對六個試驗試

4、件進行了有限元分析，在有限元模型中，支撐構(gòu)件簡化為梁單元，壓型鋼板簡化為殼單元，連接件用非線性彈簧單元來模擬，壓型鋼板和支撐構(gòu)件之間建立僅能受壓不能受拉的桿單元來模擬它們之間的相互作用，將有限元計算結(jié)果和試驗結(jié)果進行了對比，兩者吻合較好。
　　 連接件是蒙皮體中的重要組成部分，它影響著蒙皮體的抗剪性能。通過建立多個單跨蒙皮體的有限元模型，探討了抗剪連接件的間距、板縫連接件的間距以及垂直于板肋方向邊界和支撐構(gòu)件間的連接形式對單跨蒙

5、皮體抗剪性能的影響。對于抗剪連接件，改變間距對蒙皮板的屈曲荷載影響不大，但隨著間距的增大，剪切剛度逐漸變??；對于板縫連接件，改變間距對蒙皮板的屈曲荷載影響不大，但隨著間距的增大，剪切剛度逐漸變小，較之其它類型的連接件，由于板縫連接件的極限荷載較低，更容易發(fā)生破壞；垂直于板肋方向邊界和支撐構(gòu)件間的連接形式對蒙皮板的屈曲荷載和剪切剛度影響較大，連接越強屈曲荷載越大，剪切剛度越大，在同樣的連接數(shù)量前提下，波谷連接的剪切剛度遠遠大于波峰連接的剛

6、度。結(jié)合試驗和有限元分析，通過引入邊界影響系數(shù)β，給出了垂直于板肋方向邊界和支撐構(gòu)件在多種連接形式下單跨蒙皮板整體剪切屈曲荷載的表達式，并給出了建議的邊界影響系數(shù)β。
　　 在第二部分中，所做的工作和相應(yīng)的結(jié)果如下：
　　 利用能量法推導(dǎo)了多跨蒙皮板的整體剪切屈曲荷載。對單跨蒙皮板和多跨蒙皮板進行了有限元計算，將兩者的變形圖、荷載位移曲線、連接件的力和剪切剛度進行了比較，在連接條件相同的情況下，兩者的剪切剛度相差很小，在

7、荷載相同的情況下，連接件力的大小和分布規(guī)律相似。對九種不同的板和檁條連接形式的兩跨蒙皮體進行了有限元計算，板和檁條的連接形式對多跨蒙皮體的抗剪性能影響很大。連接越強，剪切剛度越大，而且剪切剛度主要受板和邊緣檁條連接形式的影響，板和中間檁條的連接形式對剪切剛度影響很小。邊界越強屈曲荷載越大，邊界不同屈曲波的形狀也不同。另外，對現(xiàn)有規(guī)程中多跨蒙皮板整體剪切屈曲荷載公式的安全度給予評價，并給出了板和檁條在多種連接形式下多跨蒙皮板整體剪切屈曲荷