波纹腹板H型钢吊车梁受力性能研究

发布时间：2017-04-02 23:01

  本文关键词：波纹腹板H型钢吊车梁受力性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波纹腹板H型钢梁作为一种高效、新型的钢结构构件，由波纹腹板和翼缘组成，是一种普通工字型钢梁的改进形式。与传统的平腹板H型钢梁相比，波纹腹板可用较薄的厚度（通常为1~3mm）获得较高的平面外刚度并且具有较高的局部屈曲应力，在不设加劲肋的情况下局部承压性能良好，在施工过程中可以减少人工焊接工艺，提高疲劳强度；节省用钢量及加工、制造的费用，提高了经济效益。吊车梁承受动力荷载，疲劳问题突出；在移动的集中荷载(吊车轮压)作用下对局部承压强度要求较高。本文以波纹腹板H型钢吊车梁为研究对象，结合工程实际，首先用理论分析方法对波纹腹板H型钢吊车梁的受力性能进行研究，然后采用ANSYS软件建立波纹腹板与平腹板H型钢吊车梁的有限元模型，并分别从线性和非线性两个阶段分析二者在荷载作用下的受力特性，并进行对比分析。主要的研究内容包括： (1)研究波纹及平腹板H型钢吊车梁在相同轮压载荷作用下的力学性能，包括吊车梁抗弯、抗剪、局部承压性能上的研究，找出两种吊车梁的共性及不同，得出波纹腹板H型钢吊车梁受力性能上的优越性。 (2)应用ANSYS有限元软件，对波纹及平腹板H型钢吊车梁进行特征值屈曲分析，分析了二者的临界荷载及屈曲模态，，证明波纹H型钢吊车梁的临界荷载值高于平腹板吊车梁，且在变形程度上较平腹板吊车梁小。 (3)应用ANSYS有限元软件，对波纹及平腹板H型钢吊车梁3种工况(考虑轮压荷载最不利位置)，进行非线性有限元分析，研究并比较两种吊车梁的抗弯、抗剪承载力及变形性能，证明波纹腹板H型钢吊车梁承载力、变形性能及经济上的优越性。 数值模拟结果表明：波纹腹板H型钢吊车梁在承受轮压荷载时的应力分布及变形上均优于平腹板H型钢吊车梁。首先，由于腹板的波折增大了腹板的平面外刚度，从而提高了梁腹板的稳定性；其次，波纹腹板不承受轴力和弯矩作用，在设计和计算时可不考虑其承载力，梁的弯曲应力取决于翼缘的强度，腹板在满足抗剪承载力的条件下可以做得高而薄，因此节省的钢材可用于加大翼缘，有效地提高梁的抗弯承载力。 本文的研究成果对进一步认识波纹腹板H型钢吊车梁的受力机理、指导其在实际工程中的应用具有较好的借鉴意义。
【关键词】：波纹腹板H型钢 吊车梁 受力性能 经济效益
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 波纹腹板 H 型钢梁的提出12-13
• 1.2 钢结构吊车梁系统的特点13-15
• 1.2.1 钢结构吊车梁系统的组成13
• 1.2.2 钢结构吊车梁系统的分类13-14
• 1.2.3 钢结构吊车梁系统的选用14
• 1.2.4 钢结构吊车梁的设计要点14-15
• 1.3 波纹腹板 H 型钢梁国内外的研究现状15-19
• 1.3.1 波纹腹板 H 型钢梁抗剪性能研究现状15-17
• 1.3.2 波纹腹板 H 型钢梁抗弯性能研究现状17-18
• 1.3.3 波纹腹板 H 型钢梁局部承压性能研究现状18-19
• 1.4 国内外的应用现状19-21
• 1.4.1 国外的应用现状19-20
• 1.4.2 国内的应用现状20-21
• 1.5 本文主要的研究内容21-22
• 1.6 本文的结构安排22-23
• 第2章 波纹腹板 H 型钢吊车梁受力性能理论研究23-36
• 2.1 概述23
• 2.2 波纹腹板 H 型钢梁受力性能理论分析23-33
• 2.2.1 波纹腹板 H 型钢梁抗剪性能理论分析23-28
• 2.2.2 波纹腹板 H 型钢梁抗弯承载力理论分析28-30
• 2.2.3 波纹腹板 H 型钢梁局部承压理论分析30-33
• 2.3 吊车梁的特点和构造33-36
• 第3章 有限元基本理论及模型建立36-49
• 3.1 概述36-37
• 3.2 有限元分析步骤37-39
• 3.3 有限元分析的理论基础39-43
• 3.3.1 弹性理论39
• 3.3.2 弹塑性理论39-41
• 3.3.3 结构非线性41
• 3.3.4 结构的屈曲分析41-43
• 3.4 有限元模型的建立43-49
• 3.4.1 单元类型的选择43-45
• 3.4.2 材料模型属性及建模方法的选取45-46
• 3.4.3 相关参数的说明46-47
• 3.4.4 有限元网格的划分47-48
• 3.4.5 边界条件48-49
• 第4章 波纹与平腹板 H 型钢吊车梁承载力分析49-67
• 4.1 概述49
• 4.2 工程实例49-51
• 4.2.1 工程背景49-51
• 4.2.2 加载方式及相关参数的选择51
• 4.3 吊车梁受力计算各工况分析51-53
• 4.4 特征值屈曲分析53-56
• 4.4.1 特征值屈曲分析步骤53
• 4.4.2 特征值屈曲分析结果对比53-56
• 4.5 非线性屈曲分析56-67
• 4.5.0 非线性屈曲分析方法介绍56-57
• 4.5.1 非线性屈曲分析收敛过程57-59
• 4.5.2 工况一下两种 H 型钢吊车梁的应力数值分析结果59-60
• 4.5.3 工况二下两种 H 型钢吊车梁的应力数值分析结果60-62
• 4.5.4 工况三下两种 H 型钢吊车梁的应力数值分析结果62-64
• 4.5.6 三种工况下荷载位移曲线对比64-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 作者简介73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：283275