CFRP加固WF型梁側(cè)扭屈曲的幾何非線性有限元分析.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，大跨度結(jié)構(gòu)越來越多地被應(yīng)用到各種結(jié)構(gòu)當(dāng)中。大跨度結(jié)構(gòu)由于跨度大，結(jié)構(gòu)的抗彎剛度、抗扭剛度就相對(duì)地顯得比較薄弱，在豎向荷載作用下，結(jié)構(gòu)過大的豎向彎曲變形和側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)側(cè)扭屈曲成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。有些結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)、施工或結(jié)構(gòu)老化等多種因素導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部或整體的穩(wěn)定性得不到保證，將其全部推倒重建將會(huì)造成很大得經(jīng)濟(jì)損失。隨著近年來CFRP補(bǔ)強(qiáng)材料的廣泛運(yùn)用，采用CFRP材料對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)扭穩(wěn)定性進(jìn)行加固也成為人

2、們開始關(guān)注的問題。 近年來，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)CFRP加固結(jié)構(gòu)的課題和豎向荷載作用下的薄壁桿件的側(cè)扭屈曲問題進(jìn)行了深入的研究，但是對(duì)CFRP材料加固薄壁桿件，以提高結(jié)構(gòu)的側(cè)扭穩(wěn)定性的研究比較少。為此，本文嘗試著對(duì)采用CFRP材料加固的WF型梁結(jié)構(gòu)的側(cè)扭屈曲問題進(jìn)行了有限元分析。 穩(wěn)定是結(jié)構(gòu)所處的一種狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞是結(jié)構(gòu)內(nèi)部抗力的突然崩潰，它比強(qiáng)度破壞更危險(xiǎn)。結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類型有很多種，其中直梁在豎向荷載的作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生

3、了較大的豎向彎曲變形和側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)稱為梁的側(cè)扭屈曲。梁的側(cè)扭屈曲是分枝點(diǎn)失穩(wěn)問題，臨界荷載就是分枝點(diǎn)荷載，可根據(jù)平衡形態(tài)的二重性特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。 本文運(yùn)用ANSYS有限元軟件，采用完全的和校正的全量形式的Lagrange列式法建立幾何非線性平衡方程，并運(yùn)用牛頓-羅夫森法，對(duì)CFRP加固的單跨和兩跨WF型截面梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了幾何非線性有限元計(jì)算分析。采用特征值屈曲分析預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的理論屈曲強(qiáng)度，再以牛頓-羅夫森法對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)