铝合金梁中腹板剪切屈曲的设计方法
5.5考虑腹板屈曲后强度的梁的设计
5.5考虑腹板屈曲后强度的梁设计承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁，其腹板宜考虑屈曲后强度，可仅在支座处和固定集中荷载处设置支承加劲肋，或设有中间横向加劲肋，其高厚比可以达到250也不必设置纵向加劲肋。
下面介绍我国规范规定的实用计算方法。
此计算方法不适用于直接承受动力荷载的吊车梁。
5.5.1 腹板屈曲后的抗剪承载力u V腹板屈曲后的抗剪承载力u V ，根据理论和试验研究，可用下列公式计算：当0.8s λ≤时， 0u w v V h t f = （5. 44a ） 当0.8 1.2s λ<≤时， []010.5(0.8)u w vs V h t f λ=-- （5. 44b ） 当 1.2s λ>时， 1.20u w v s V h t f λ= （5. 44c ）式中 s λ——用于腹板抗剪计算时的通用高厚比。
s λ== （5. 45） 当0 1.0a h ≤时，204 5.34()h a β=+；当0 1.0a h >时，205.344()h a β=+。
如果只设置支承加劲肋而使0a h 更大时，则可取 5.34β=。
5.5.2 腹板屈曲后的抗弯承载力eu M腹板屈曲后抗剪承载力有所提高，但由于弯矩作用下腹板受压区屈曲后使梁的抗弯承载力有所下降，我国规范建议采用下列近似公式计算梁的抗弯承载力。
图 5.24 梁截面模量折减系数计算采用有效截面的概念，假定腹板受压区有效高度c h ρ，等分在c h 的两端，中部则扣去c h )1(ρ-的高度，梁的中和轴也有所下降。
假定腹板受拉区与受压区同样减去此高度[图5.24（d ）]，这样中和轴可不变动，计算较简便。
腹板截面如图5.24（d ）时，梁截面惯性矩为（忽略孔洞绕自身轴惯性轴）：2312(1)()(1)22c xe x c w x c w h I I h t I h t ρρ=--=-- 梁截面模量折减系数为：3(1)12xe xe c w e x x xW I h t W I I ρα-===- （5.46） 上式是按双轴对称截面塑性发展系数 1.0x γ=得出的偏安全的近似公式，也可用于1.05x γ=和单轴对称截面。
压型钢板计算手册
本软件针对压型钢板、铝合金板进行截面承载力、挠度、施工荷载及排水能力进行验算。
在计算过程中，压型板按受弯构件考虑，主要遵循GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中关于压型钢板计算的条文规定、GB 50429—2007 《铝合金结构设计规范》中关于铝合金压型板相关的计算条文规定及《冷弯薄壁型钢结构设计手册》中关于屋面排水计算的相关条文。
压型板截面计算过程中,考虑到其实际的受力情况，所以选择了在一个波距范围内进行验算。
因为无论是屋面板、墙面板或者是楼承板其实际作用过程中,均是多块板横向搭接成为整体,所以选择其中一个波距来进行计算更贴近于压型板实际工作状态下的受力情况。
压型板根据《建筑结构静力计算手册》计算各验算点的弯矩及剪力情况。
压型板的计算过程主要包含以下几个方面：毛截面惯性矩的计算、加劲肋是否有效的判别、腹板剪应力承载能力计算、支座处腹板局部受压承载力验算、跨中位置最大正负弯矩和剪力作用下截面承载力验算、支座位置最大负正弯矩和支座反力下截面承载力验算、最大正负挠度验算、屋面板排水能力验算.上述承载力验算过程中均包含该种情况下该位置的有效截面宽度的验算。
计算采用的组合情况如下：1。
2恒+1。
4活;1。
0恒—1.4负风吸；1。
2恒+1.4正风压；1.2恒+1。
4活+0.84正风压；1.0恒+1.4活—0.84负风吸；1.2恒+0。
98活+1。
4正风压；1.0恒+0.98活-1.4负风吸;1。
2恒+1.0施工（屋面板）；1。
2恒+1.4活载（楼面均布施工荷载)(楼承板）;1。
2恒+1.4施工（楼面集中施工荷载）（楼承板）。
一：压型钢板一）板材力学参数的确定对于规范中已给出抗拉、抗剪强度设计值的材料牌号，我们按规范中数值采用,如Q235、Q345等。
对现今压型板常用的冷轧板牌号如G300、G550等，规范没有给出明确的抗拉、抗剪强度设计值，厂家在供货的时候仅提供材料的屈服强度为300 N/mm2、550 N/mm2，所以我们根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》4.1。
腹板屈曲后强度计算
腹板屈曲后强度计算作者：屈明来源：《科技创新导报》2011年第21期摘要:《钢结构设计规范》(GB50017-2002)4.3.1条,不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字钢梁的腹板局部稳定计算与考虑腹板屈曲后强度的焊接工字钢梁抗剪、抗弯承载力计算。
引用了具体实例说明腹板屈曲后强度的应用。
从受压翼缘压入腹板来分析腹板高厚比的最大限值,其次分别论述腹板受弯或压弯屈曲后有效宽度的确定、受剪屈曲后的极限剪力计算、以及正应力和剪应力联合作用下屈曲后相关关系的计算。
关键词:腹板宽厚比屈曲后强度有效宽度拉力场中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:1674-098x(2011)07(c)-0048-02在钢结构设计中,对工字型截面受弯构件而言,由荷载产生的弯矩主要由翼缘承担,腹板主要承担剪力,腹板的抗弯作用远不如翼缘有效,增大腹板的高度可显著增加翼缘的抗弯能力。
因而,先进的设计方法是采用高(宽)厚比较大的腹板,从而获得最佳的经济效益。
此做法虽然会出现腹板的高(宽)厚比超过按小挠度理论确定的局部稳定所要求的限度,引发腹板的局部屈曲,但并不表明构件丧失了承载能力,而是有相当可观的屈曲后强度可以利用。
规范对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度,按考虑腹板屈曲后强度来计算梁的抗剪和抗弯承载力,而不再验算腹板的局部稳定。
对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字梁,要求按规定配置加劲肋,并验算腹板的局部稳定性。
规范采用有效截面法考虑腹板屈曲后强度,同时也是符合钢结构设计规范4.3.1条。
天津西站无站台柱雨棚工程主体结构大部分构件(拱形钢梁)均采用了腹板高而薄的焊接H 型工字钢梁和焊接箱型钢梁。
充分利用了腹板屈曲后强度、有效截面的概念,既得到了很大的经济效益,又达到了建筑美观的要求。
西站雨棚整个结构体系为纵向(顺股道向)刚架,横向(垂直股道向)为多跨拱形钢梁,基本柱网为30mx21.5m。
钢筋混凝土梁的腹板剪切破坏与弯剪交互作用
钢筋混凝土梁的腹板剪切破坏与弯剪交互作用钢筋混凝土梁是一种常见的结构构件，在建筑和桥梁中被广泛使用。
这种梁的设计和施工需要考虑多种力学和结构性能，其中腹板剪切破坏和弯剪交互作用是两个重要的方面。
腹板剪切破坏是指混凝土梁的横截面发生剪切破坏，主要是由于纵向钢筋的剪切应力达到界限或超过界限而引起的。
当梁受到横向荷载时，腹板上的混凝土将承受多向剪切应力，这种应力主要通过纵向钢筋传递到结构中。
如果这种剪切应力超过了混凝土和钢筋的抗剪强度，就会导致腹板的破坏。
弯剪交互作用是指在梁受到弯曲力矩作用时，剪应力也同时产生。
当梁受到弯曲力矩时，腹板上的混凝土和纵向钢筋将产生拉和压应力。
由于梁受到受剪力的作用，混凝土和钢筋的受拉区域会发生剪切破坏。
这种剪切破坏是受剪破坏的一种特殊形式，称为弯剪破坏。
腹板的剪切破坏和弯剪交互作用对梁的承载力和变形都有重要影响。
在设计和施工过程中，必须对这两个方面进行充分的考虑。
首先，对于腹板剪切破坏，设计师需要确定梁截面的抗剪强度以及纵向钢筋的布置和直径。
通过合理选择梁截面的几何尺寸和纵向钢筋的配置，可以提高梁的抗剪强度，从而延缓腹板剪切破坏的发生。
其次，弯剪交互作用需要通过合适的梁设计来考虑。
设计师需要计算梁在弯曲荷载下的弯矩和剪力，并综合考虑它们对梁截面的影响。
通过调整梁的尺寸和钢筋配置，可以平衡弯曲强度和剪切强度，使梁在弯剪交互作用下具有较高的承载能力。
此外，加强构造施工过程的质量控制也是降低腹板剪切破坏和弯剪交互作用风险的重要措施。
保证混凝土搅拌、浇筑和养护的质量，以及钢筋的正确安装和连接，都可以提高梁的整体强度和稳定性。
在实际的工程应用中，工程师们还可以采用其他措施来增加梁的抗剪能力。
例如，在梁受到较大的剪力荷载时，可以在纵向钢筋和梁底部添加横向的抗剪加劲条，以增强梁截面的剪切承载能力。
此外，还可以采用预应力或者纤维增强混凝土等新技术，以提高梁的整体抗剪性能。
总之，钢筋混凝土梁的腹板剪切破坏和弯剪交互作用是影响梁结构性能和承载能力的重要因素。
腹板开圆孔工字形变截面弧形压弯构件设计
模 中未考虑 的几何缺 陷和残余应力的不利影响 。
３ 计 算结 果和分 析
如前所述 ， 本结构可 调整 的构件 几何 参数 为翼缘 宽度 ｂ 翼 ，
根据计算结果 进行调 整 ， ｌ 使 得结 构分 析和设 计 过程 比较 繁 部转化为节点荷载施加在作用点上。 这样 结构设计 中需注 意 的是 ： 载力要 留有较 大余量 ， 承 以承受建 琐． 无法体现梁单元 简捷 高效 的优点 ， 反而费时费力 。
２ 有 限元 计算模 型的建 立
， 调 计思路为 ：） １根据建 筑上确定 的构件 轮廓 曲线数 据在 ｚ — 平面 缘厚 度 ｔ与腹板厚度 ｔ 根据计 算结 果对这 些参数 进行调 整 ， 但实际上仍 为 内根据构件内、 外边 缘线 定 出一些 关键 控制点 ， 并连 接这些 控制 整过程 中需 注意本结构构件尽管采用 壳单 元分析 ， 变截面弧形压弯构件 ， 故翼缘宽度 ｂ 翼缘厚 度 ｔ腹板厚度 ｔ 截 ， ， ， 点生成面积元素 ；） ２ 将关 键控制点在 轴正负方 向各 平移半个翼 仍须 满足 Ｃ３ ０ １—０３钢结构设计 规 ｄ ０ ７２０ ５ 缘宽度进行复制得 到翼缘 的外边缘关键控 制点 ， 并在 控制点间 生 面高度 ｈ与腹板高度 ， ４ ｍ ｔ 成翼缘面积元 素 ；） 步确定翼 缘与腹板 的钢 板厚 度 ， 上述 面 范中有关压弯构件的相关规定 。当以上参数取为 ｂ＝３０ｒ ， ＝ ３初 对 ２ｍ ｔ ０ １ｒ ， ｔ 】 ０ 右 ２ 积元素进行网格划 分生成壳单元 ， 壳单元采用 Ｓ ｅ６ 。需指 出的 １ ｍ， ＝ １ Ｔｎ 左 端 梁 高 ｈ ＝５ ０ ｍｍ， 端 梁 高 ｈ ＝ ｈ ｌ３ ｌ ９ ０ｍｍ时 ， ０ 结构计 算结 果如下。 是本工程中变截面弧形 构件 内、 外边缘 弧线 系 由建 筑确定 ， 缘 翼
5-5 考虑腹板屈曲后梁的设计
当s 0.8时，Vu hw t w f v
s — 按仅设横向加劲肋时 cr的相应公式计算。
3
四、纯弯曲时腹板屈曲后的抗弯承载力Meu 当M作用下，腹板受压区边缘应力达到σcr时，腹 板鼓曲失稳，受压区部分腹板退出工作，但如σcr＜fy， 由于“薄膜张力”的存在，截面所承担的M还可继续 增加，直到腹板受压区边缘应力达到fy。 受压区部分腹板鼓曲后，不能继续承担压力，腹 板受压区应力不均匀，中和轴下移。
11
3、对于支座加劲肋，当 s 0.8（即利用屈曲后的强 度）时，其除承担支座反力R外，还应考虑张力场拉 力的水平分量H，按压弯构件计算其强度和腹板平面 外的整体稳定。水平力H的作用点可取距腹板计算高 度边缘h0/4处，如下图所示。 为提高支座加 劲肋的抗弯刚 度，可设封头 肋板，如图所 示。
0.5ρhc
h h0
（a）
（b）
（c）
（d）
0.5ρhc
(1-ρ)hc
hc
7
上式是按 x 1.0 导出的偏于安全的近似公式，但同 样适用于 x 1.05 及单轴对称截面。 有效高度系数ρ ，可与腹板局部稳定计算一样，引入 通用高后比 b作为参数计算：
0.5ρhc
h h0
（a）
h h0
hc
（a）
0.5ρhc
6
由图d可得有效截面的Iex：
I xe 1 hc 1 hc t w I x 1 hc3 t w Ix 2 2 2
2
1 hc3 t w W xe I xe 1 因此： e Wx Ix 2I x
封 头 肋 板
铝合金壁板轴向压缩屈曲实验方案设计
铝合金壁板轴向压缩屈曲实验方案设计
下面是一种可能的铝合金壁板轴向压缩屈曲实验方案设计：
1. 材料选择和准备：选择符合要求的铝合金壁板材料，并进行加工制成标准试样。
试样的长度应不小于3倍直径。
2. 试验设备准备：使用万能试验机等力学试验设备，根据试样尺寸和试验要求调整压缩试验夹具间距。
3. 试验条件设定：根据试样材料和试验标准的要求，在试验机上设定试验速率、试验温度、加载方式等试验条件。
4. 试验过程：将制备好的试样置于试验夹具中，保证试样处于轴向，开始加载试样并记录试验数据，直至试样发生屈曲断裂。
5.数据处理和分析：根据试验数据计算试样材料的屈曲强度和屈曲应变等力学性能参数，并根据试验结果进行分析和比较。
注意事项：
1. 选择合适的试验设备和试验条件，保证试验结果的可靠性和精度。
2. 在试验过程中，要注意试验夹具的稳定性，避免试样错位或移动。
3. 试验结束后，要及时清理试验设备和试验现场，保证试验安全和设备的正常使用寿命。
铝板弯折加工方法
常用的铝型材弯弧加工方法，弯曲方法因不同设备而异。
铝型材弯弧加工的方法也很多，包括组合加工、辊加工、弯曲和锻造以及冲压，更常见的是金属压制加工。
铝型材弯弧加工行业的当前发展也促使了弯管加工技术的不断发展。
一、铝合金加工的步骤：根据不同的弯曲设备，铝型材弯弧的弯曲方法分为手动弯曲和机器弯曲两种。
弯曲机分为无芯弯头和带芯弯头；手动弯曲适合小批量生产，因为操作不需要专业设备，折弯装置相对简单，成本相对较低，但劳动生产率低，强度大。
铝型材弯弧拉弯加工的常用五种方法：1、冲压法：使用锥形芯将管端扩大到冲压机上所需的尺寸和形状。
2、弯曲成型法：常用的方法有三种，一种方法是拉伸方法，另一种方法是冲压方法，第三种滚轮法，有3-4个辊，两个固定辊，一个调节辊，调节用固定的辊距，完成的铝型材是弯曲的。
3、鼓胀法：一种是将橡胶放入管中，并在上方用冲头将其压缩以使管突出并成型。
另一种方法是液压鼓胀成型，在铝型材的中间填充液体，然后液体压力使弯曲的管鼓胀成所需的形状。
4、锻造法：用型锻机将管子的一端或一部分冲压出来，以减小外径。
5、轧制法：通常不需要芯轴，适合于厚壁管的内侧圆边。
二、铝合金加工的工艺类型：铝合⾦可以通过添加其他⾦属获得，如硅、铁、铜、铝等。
它具有密度低、强度⾦、耐腐蚀性强等特点。
其重量轻、强度⾦，使铝型材⾦泛应⾦于各种零件的加⾦制造。
那铝合金的加工工艺有哪些？1、铝合金冲压加工法：冲压是⾦种成型⾦法，通过使⾦压⾦机和模具将板、带、管和型材施加外⾦，使它们塑性变形或分离，以获得所需的形状和尺⾦。
冲压是利⾦普通或专⾦冲压设备的动⾦，使⾦件直接承受模具的变形⾦，对具有⾦定形状、尺⾦和性能的产品零件进⾦加⾦的加⾦过程。
冲压的三⾦要素是钣⾦、模具和设备。
成形是⾦属冷变形的⾦种加⾦⾦法，也称为冷冲压或钣⾦冲压。
这是⾦属塑料加⾦的主要⾦法。
2、铝合金精密铸造加工：精密铸造是⾦种特殊的铸造。
⾦这种⾦法得到的零件⾦般不需要加⾦。
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3. 1 临界屈曲强度
薄板的临界屈曲强度即弹性屈曲强度, 可以通 过经典的弹性理论求得。 宽厚比小的板的临界屈曲
强度即弹塑性屈曲强度, 可通过对计算结果的拟合
得到。
板件抗剪强度的弹性理论解为
Σcr =
Π2E kΣ 12 (1 -
Μ2 )
t b
2
.
(3)
式 中: E 为弹性模量; Μ为 Po isson 比; k Σ 为屈曲 系数。
(清华大学 土木工程系, 结构工程与振动教育部重点实验室, 北京 100084)
摘 要: 针对铝合金梁中可能出现的腹板剪切屈曲, 通过有 限元方法研究了铝合金受剪板件的稳定性。利用已有试验结 果验证了有限元模型; 研究了影响铝板剪切屈曲的各种因 素: 腹板宽厚比、加劲肋间距、材料热处理类型、梁端是否有 封头肋板; 并给出了铝板剪切屈曲的临界屈曲强度和屈曲 后强度的计算方法。结果表明: 该公式可以得到准确而偏于 安全的结果, 适用于铝合金梁受剪板件局部稳定性的设计。
我国钢结构规范中, 钢梁腹板受剪屈曲的设计 是采用允许应力法, 同时考虑了临界屈曲和屈曲后 强度[3 ]。
本文主要研究铝合金梁腹板的受剪局部稳定 性。 采用有限元数值计算模拟了国外学者的铝合金 梁腹板剪切屈曲的试验, 得到了与试验数据较吻合 的结果; 而且其他研究也证实, 应用有限元可以很 好地模拟铝合金构件在荷载作用下的变形[4- 5] 及稳 定性[6- 7]。根据有限元计算的结果, 参考钢结构规范 中的相关设计方法, 针对铝合金的材性对原公式进 行适当修正, 进而得到铝合金梁腹板受剪屈曲的设 计方法。
2 有限元模型
有限元模拟采用ABAQU S[9], 使用 S4R 单元,
919
在板厚方向取 5 个积分点。 有限元模型的几何形状 和网格划分见图 2。
图 1 构件的几何尺寸
图 2 试验构件的有限元模型
材 料 的 本 构 关 系 参 考 R am berg2O sgood 方 程[10 ]:
Ε= Ρ E + 0. 002 (Ρ f 0. 2) n.
ICSNSN11120202022300N54
清华大学学报 (自然科学版) J T singhua U n iv (Sci & T ech) ,
2008 年 第 48 卷 第 6 期 2008, V o l. 48, N o. 6
铝合金梁中腹板剪切屈曲的设计方法
3 38 9182921
石永久, 程 明, 王元清
当 Κs≤0. 6 时,
Σcr = f v;
(7)
当 0. 6< Κs≤1. 3 时,
Σcr = [ 1 - 0. 5 (Κs - 0. 6) ]f v;
(8)
当 Κs> 1. 3 时,
Σcr = 1. 1f v Κ2s.
(9)
该设计方法计算结果与有限元计算结果的比较
见图 5。 从图 5 可以看出, 该设计方法在计算腹板的 临界屈曲强度时, 可以给出准确且安全的结果。
到很高的应力状态, 但此时腹板与加劲肋连接处的
焊缝应力也较大。 有限元模拟中没有考虑焊缝附近
热影响区的材性变化, 因此不能模拟焊接处的破坏。
石永久, 等: 铝合金梁中腹板剪切屈曲的设计方法
921
法包括不考虑腹板的屈曲后强度和考虑腹板的屈曲 后强度。 这样的设计方法可以全面地考虑设计者的 需求。
3) 由于铝合金中有部分材料在焊接热影响区 中强度会降低, 因此焊接热影响区的影响还需要专 门研究。
(2)
式中: Β 为强度缩减系数, 是板件的实际抗剪强度
与材料抗剪强度之间的比值; t 为腹板厚度; b 为腹
板高度; f v 为铝合金的抗剪强度标准值。
有限元模型的荷载、边界条件及材料属性与试
验一致。通过试算结果与试验的对比, 腹板的初始缺 陷取为 b 100; 初始缺陷的模态参照构件弹性屈曲 模态。有限元计算分 2 步进行: 1) 计算构件在荷载 作用下的弹性屈曲模态; 2) 考虑构件的初始缺陷 计算构件的极限承载力。 计算中考虑二阶效应 (P2 ∃ ) , 用R IKS 方法求解。
有限元计算得到的 Β 与试验结果进行了比较 (图 3)。 图 3 中的点较均匀地分布于斜线的两侧, 说 明有限元计算结果与试验数据吻合较好。
3 设计方法
文中提出的设计方法以有限元计算结果为依 据。有限元计算中考虑的参数主要有腹板的宽厚比、
图 3 试验结果和有限元结果的比较
加劲肋间距、材料的热处理类型和梁端是否有封头 肋板。 为了简化设计方法, 根据有限元计算的结果, 设计公式中只以腹板宽厚比、加劲肋间距和材料强 度作为参数; 其他因素影响较小, 可以忽略。
关键词: 铝合金板件; 剪切屈曲; 有限元; 临界屈曲强度; 屈曲后强度
中图分类号: TU 395 文章编号: 100020054 (2008) 0620918204
文献标识码: A
Shear buckl ing des ign of webs in a lum inum beam s
S HI Yong jiu, CHENG M ing, W ANG Yua nq ing
1 试 验
Evan s 和H am ood i 通过试验研究了薄腹板铝合 金梁的破坏[8]。试验包括 4 个系列的 25 根构件。本 文主要参考其中2 个系列15 根构件的试验结果。构 件的几何尺寸见图 1, 图中 a 表示加劲肋的间距。
试验系列1 (图1a) 考虑腹板宽厚比和翼缘刚度2 个参数, 共进行了6 组试验。系列2 (图1b—d) 考虑加 劲肋的布置, 共进行了 9 组试验。
(Key Labora tory of Structura l Eng ineer ing and V ibra tion of M in istry of Educa tion, D epartm en t of C iv il Eng ineer ing,
Tsinghua Un iversity, Be ij ing 100084, Ch ina)
转应力场法。 该方法求得的板件受剪屈曲后强度为
Σu
fv
=
43 Κs
1-
1 4Κ4s
-
2
1 3
Κ4s ,
(10)
该式仅在 Κs> 1 的情况下有意义, 对于薄腹板, 很容
易实现Κs> 1。当Κs≤1 时可以认为Σu= f v。其计算结
果与有限元结果的比较见图 6。
图 4 弹性理论解与有限元结果的比较
参考钢结构规范中的方法, 在塑性段对计算结 果进行拟合, 得到下面的设计方法。
当 Κs≤1. 3 时, 按照式 (7) 和式 (8) 进行计算。 当 Κs> 1. 3 时,
Σu =
0.
76f v
Κ0. s
6.
(11)
该设计方法计算结果与有限元计算结果的比较
见图 7。
由图 7 可以看出, 建议公式得到的结果在大部
分情况下比较准确, 但是对于加劲肋较密的构件则
显得过于保守。
当腹板加劲肋布置较密时, 腹板屈曲后可以达
Key words: alum inum p late; shear buck ling; fin ite elem en t analysis; buck ling strength; po st2buck ling streng th
铝合金梁的设计与钢梁类似, 可以通过采用比 较薄的腹板来减少材料用量。 腹板在剪力作用下可 能发生局部屈曲, 进而对梁的承载力产生不利影响。 由 于铝合金的弹性模量约为钢材的 1 3, 失稳问题 严重, 因此如何在设计中考虑铝合金梁腹板的局部
P
a
;
(5)
当 a b> 1. 0 时,
Κs = 26
bt 5. 34 + 4 (b a) 2
f 0. 2 200M
P
a.
(6)
弹性理论解与有限元结果的比较见图 4。由图 4
可以看出: 在弹性屈曲段, 理论解和有限元结果吻
合得相当好; 在塑性屈曲段, 理论解过于不安全。
3. 2 屈曲后强度
当腹板宽厚比较大时, 弹性屈曲承载力很小, 但
图 7 计算屈曲后强度时, 建议设计方法与有限元 结果的比较
考虑到上述原因, 设计方法中对密布加劲肋腹板抗 剪能力的保守估计也是有道理的。
收稿日期: 2007203219 基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金 (20050003080) 作者简介: 石永久 (1961—) , 男 (汉) , 黑龙江, 教授。
E2m ail: sh iyj@m ail. tsinghua. edu. cn
石永久, 等: 铝合金梁中腹板剪切屈曲的设计方法
参 考钢结构规范中的设计公式, 取 E = 70 GPa, 可得
920
清 华 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
2008, 48 (6)
Σcr = f v Κ2s ,
(4)
式中 Κs 为腹板受剪时的通用高厚比。
当 a b≤1. 0 时,
Κs =
bt
26 4 + 5. 34 (b a) 2
f 0. 2 200M
稳定性便成为一个重要的问题。 对于铝合金梁腹板受剪屈曲的问题, 各国规范
有不同的设计方法。 Eu rocode9 采用的是等效厚度 法, 通过缩减屈曲板件的厚度来考虑承载力的损失, 该计算方法考虑了封头肋板的影响。 美国铝业协会 规范采用的是允许应力法[1- 2]。 两种规范都通过不 同方法考虑了材料的热处理类型。Eu rocode9 的设 计方法考虑了板件的屈曲后强度, 而美国规范方法 同时考虑临界屈曲强度和屈曲后强度。
图 5 计算临界屈曲时, 建议设计方法与有限元 结果的比较