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基于能量法的变截面层合管整体稳定承载力计算方法

发布时间:2018-03-28 04:07

  本文选题:能量法 切入点:整体稳定 出处:《复合材料学报》2017年10期


【摘要】:为计算变截面层合管杆件整体稳定承载力,提出一种基于能量法的理论计算模型。采用基于三维梁理论的层合管等效抗弯刚度计算方法,计算了等截面段、变截面段的等效工程弹性系数。在考虑剪切变形的影响以及杆件变截面对轴压挠曲线函数影响的基础上,基于能量法推导了变截面杆整体稳定承载力解析公式。以NASA复合材料变截面杆为算例,进行了理论计算和有限元数值模拟,结果显示:同时考虑上述两因素的理论计算结果与有限元结果最为接近,剪切变形对临界承载力的修正可达10%以上,轴压挠曲线函数的变化对承载力的修正约为1%,可忽略。以锥长和锥角为参数,对变截面杆的承载力、体积和承载效率进行双参数分析,发现变截面对弯曲变形能的影响远大于对剪切变形性能的影响,采用变截面形式能够提高层合管承载效率,且一定锥长下存在承载效率最高对应的最优锥角。
[Abstract]:In order to calculate the overall stable bearing capacity of laminated pipe members with variable cross-section, a theoretical model based on energy method is proposed. The equivalent bending stiffness of laminated pipes based on three-dimensional beam theory is calculated. On the basis of considering the influence of shear deformation and the influence of variable cross section on the function of axial compression deflection curve, the equivalent engineering elastic coefficient of variable section section is considered. Based on the energy method, the analytical formula for the overall stable bearing capacity of the variable cross section bar is derived. Taking the variable section bar of NASA composite material as an example, the theoretical calculation and finite element numerical simulation are carried out. The results show that the theoretical results of the above two factors are most close to those of the finite element method, and the correction of the shear deformation to the critical bearing capacity can reach more than 10%. The change of axial compression deflection curve function is about 1, which can be ignored. Taking cone length and cone angle as parameters, the bearing capacity, volume and loading efficiency of variable cross section rod are analyzed with two parameters. It is found that the influence of the variable section on the bending deformation energy is much greater than on the shear deformation performance. The loading efficiency of laminated pipes can be improved by using the variable section form, and there is an optimal cone angle corresponding to the highest loading efficiency under a certain cone length.
【作者单位】: 陆军工程大学野战工程学院;东南大学土木工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51408606) 国家科技支撑计划(2014BAB15B01-05)
【分类号】:TB33

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本文编号:1674667

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