折字形钢架稳定分析计算.docx

1、折字形钢架稳定分析计算目录1基本信息3 1.1折字形钢架模型简图3 1.2尺寸拟定32采用有限元软件对结构进行稳定分析计算4 2.1利用MIDAS软件计算结构理论临界荷载值及其变形曲线.4 2.2 #W+方向缺陷下结构的理论临界荷载值及其变形曲线.5 2.3 无缺陷下结构的理论临界荷载值及其变形曲线.9 2.4 #W-方向缺陷下结构的理论临界荷载值及其变形曲线.103结论.141基本信息1.1折字形钢架模型简图图1-1 模型简图1.2尺寸拟定本设计钢架截面为方形，长细比取为50，具体尺寸如下图图2-2所示：图2-2 结构设计尺寸图 （单位：cm）2采用有限元软件对结构进行稳定分析计算考虑结构的

2、初始缺陷（划分为20个单元）：本计算立柱缺陷分别考虑三种设计：a、施加#W+方向缺陷，b、不施加缺陷，C、施加#W-方向缺陷。2.1利用MIDAS软件计算结构理论临界荷载值及其变形曲线在结构点上施加1N的力利用MIDAS屈曲分析得到理论临界荷值Pcr=462320.5N，取前面五阶特征值如表1-1所示：表1-1 屈曲临界特征值模态特征值（N）容许误差1462320.50.00E+00214827990.00E+00331233550.00E+00453871390.00E+00582608870.00E+00图2-2 MIDAS 计算一阶屈曲模态图2.2 #W+方向缺陷下结构的理论临界荷载值及

3、其变形曲线采用ANSYS软件对结构施加#W+方向缺陷，将略大于MIDAS软件计算出来的刚架理论临界荷载值施加到结构点上去，荷载值为500000N，荷载布采用200步施加。分别采用不同的数据点（2000、5000、10000）拟合荷载位移路径图。图2-3 采用2000个数据点的ANSYS荷载位移曲线图（极限临界荷载：0.4305E+06N）图2-4 对应上图最后荷载步屈曲形状图（x方向位移为2.83m）图2-5 采用5000个数据点得到的荷载位移曲线图图2-6 对应上图数据点最后荷载步屈曲形状图（x方向最大位移3.202m）图2-7对应10000数据点ANSYS计算荷载位移曲线图图2-8 对应上

4、图数据点最后荷载步屈曲形状图（x方向最大位移2.742m）从上图可知，当荷载超过临界荷载时，荷载位移曲线呈下降趋势，AB立柱中间向X方向位移不断增大，所需临界荷载不断减小（结构刚度不断减小），当位移增大到一定程度时，荷载位移曲线呈上升趋势，AB柱x方向的位移开始减小，BC柱竖向位移逐渐增大，结构刚度增大，即下降段的V形折角处存在刚度突变。2.3 无任何缺陷下结构的理论临界荷载值及其变形曲线采用ANSYS软件不对结构添加任何缺陷，临界荷载分两种情况施加：施加470000N，得到分支点失稳临界值（欧拉临界值）；施加800000N得到直线段。图2-9 无缺陷理想柱荷载位移曲线图（临界荷载值：0.46

5、19E+06N）图2-10 无缺陷理想柱荷载位移曲线图2.4 #W-方向缺陷下结构的理论临界荷载值及其变形曲线采用ANSYS软件对结构施加#W-缺陷，分别施加470000N、600000N、1000000的力进行研究。为了便于图片观看，将位移方向反向。图2-11对应470000N的荷载位移曲线图（位移方向反向）图2-12 屈曲模态图图2-13 施加600000N的力的荷载位移图（位移方向反向）图2-14施加1000000N的力的荷载位移曲线图（临界荷载值：0.7955E+06N）图2-15荷载位移曲线图图2-16后屈曲变形图图2-17 后屈曲变形图3结论从上述位移计变形图中可以看出，当荷载超过

6、理论欧拉临界荷载时，结构还能够继续承受荷载。当荷载超过极限荷载时，结构的刚度下降，当结构水平和竖向位移达到一定程度时，存在结构刚度的跳跃。结构可以继续承受外荷载的作用。综上，从MIDAS计算结果和ANSYS的三种缺陷设计的理论计算结果可以看出，MIDAS计算的一阶理论屈曲荷载值(462320.5N)和ANSYS无缺陷的理论屈曲荷载值(0.4619E+06N)误差非常小，进一步证明模型计算的正确性。对于ANSYS计算缺陷为#W+、0、#W-的结果可以看出，缺陷为#W+屈曲后荷载位移曲线呈下降趋势，当下降到一定程度，荷载曲线回升；无缺陷（0）为分支点失稳，当失稳后朝着W+方向失稳；缺陷为#W-，屈曲后荷载位移曲线一直呈上升趋势，屈曲后能够继续承受荷载。可知Pcr（#W-）Pcr(0)Pcr(#W+)。总结可知对于梁制作误差尽可能的使朝内偏心受压，使梁产生朝外的弯矩或者变形，误差偏心朝内。