钢结构屈曲系数
屈曲分析-钢结构
ABAQUS做屈曲分析的相关问题检举| 2011-11-4 15:34提问者：xuyongjieyx|浏览次数：1360次我最近在做关于失稳屈曲分析的问题，查了一些论坛里的相关资料，但多数都不是很透彻，或者有的上传的压缩包文件已经无法下载了。
目前我大体知道对于沿着压载方向刚度均匀的结构来说，不能直接进行riks分析，必须先进行扰动分析，也即线性摄动buckle分析。
在线性摄动buckle分析里，需要定义模态阶数等，提交前貌似还需要修给模型里的关键字来输出file文件，我的第一个问题是：在关键字的哪个位置修改来输出file文件，在这个位置需要怎样定义（即定义些什么）？接着要进行riks分析引入imperfect缺陷，这里要定义载荷比例因子（这个我也不是很理解怎么取值），同时也要修改关键字来引入之前buckle的imperfect缺陷。
我的第二个问题是：同理，在关键字的哪个位置修改来引入之前的file文件，同时在这个程序的哪些位置还需要定义些什么？补充下：我做的是一根长管各部位受到不同的温度影响，同时内部承受内压，轴向上承受轴压作用。
看帮助文档感觉看的云里雾里的，希望高手给予详细解答，能配个详细的例子就更好了。
我QQ543261104，解答的好的话我会追加奖励的！我来帮他解答您还可以输入9999 个字检举| 2011-11-6 10:20满意回答【问】在aba中能实现非线性屈曲分析吗？在step中选定line- perturbation下的各项，其Nlgeom都为Off，是不是意味着是进行不了啊？【答】line-perturbation应该是特征值屈曲分析，只能是线性的，要想进行非线性屈曲分析要引入初始缺陷ABAQUS中非线性屈曲分析采用riks算法实现，可以考虑材料非线性、几何非线性已经初始缺陷的影响。
其中，初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一般节点位移来描述。
no.1: 利用abaqus进行屈曲分析，一般有两步，首先是特征值屈曲分析，此分析为线性屈曲分析，是在小变形的情况进行的，也即上面提到过的模态，目的是得出临界荷载（一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load），且需要在inp文件中，作如下修改*node file,global=yes*End Step此修改目的在于：在下一步后屈曲分析所需要的初始缺陷的节点输出为.fil文件。
新版《钢结构设计规范》的设计指标和选材要求
新版《钢结构设计规范》的设计指标和选材要求设计指标方面，新规范对钢结构的设计强度、稳定性、刚度和振动等方面进行了明确的要求。
在设计强度方面，新规范规定了钢材强度的计算方法和安全系数，并根据不同结构和不同荷载情况给出了相应的设计公式。
在稳定性方面，新规范要求考虑钢结构的整体和局部稳定性，包括稳定长度系数、屈曲承载力等。
在刚度方面，新规范要求钢结构具有足够的刚度满足使用要求，并对钢结构的刚度计算提出了具体要求。
在振动方面，新规范要求对高层和超高层钢结构在设计中要进行振动分析和抗震计算。
选材要求方面，新规范对钢材的力学性能、化学成分、技术要求和检验方法等进行了规定。
在力学性能方面，新规范规定了钢材的屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标，并对这些指标的检验方法进行了明确。
在化学成分方面，新规范要求钢材的化学成分应符合相应的标准，并对化学成分的检验方法进行规定。
在技术要求方面，新规范对钢材的表面质量、尺寸偏差、直线度、弯曲度等进行了具体要求。
此外，新规范还对钢材使用过程中出现的缺陷和裂纹进行了检验和治理的要求。
值得注意的是，新规范还特别强调了钢结构选材的可持续性和环保性。
因此，在选材过程中，应优先选择具有再利用价值和可回收性的钢材，减少环境污染和资源浪费。
同时，还应考虑钢材的性能稳定性和使用寿命，提高钢结构的整体质量和安全可靠性。
总之，新版《钢结构设计规范》在设计指标和选材要求方面对钢结构的设计和材料使用提出了更加明确、严格的要求。
这将有助于提高钢结构的设计质量，确保工程的安全性和可持续发展。
同时，新规范还强调环境保护和资源利用，促进可持续建筑的发展。
薄板的屈曲
件的板，用平衡法很难求解；需用能量法或数值法求解。
✓理想薄板失稳属于稳定的分叉失稳。对于有刚强侧边支撑的板，会 产生薄膜应力，提高钢板屈曲后的强度（屈曲后强度）。
✓按照小挠度理论分析只能得到板的分叉屈曲荷载，根据大挠度理论 分析才能得到板的屈曲后强度和板的挠度。
第6章 薄板的屈曲
➢ 小挠度理论板的弹性曲面微分方程
D 2
A2
m2
a2
2
m2 2b2
6a2
1
ab
px 12
A2
m2 2
a2
ab3
由势能驻值原理，有：A
Dm2
a
2b
m2 2b2
a2
1
px
m2 2b3
a
0
第6章 薄板的屈曲
➢ 能量法计算板的弹性失稳荷载
✓瑞利-里兹法
A0
px
m2 2b2
a2
6
1
D b2
2D
b2
1
2
m2 2b2
a2
61
令 m 1，可得px的最小值：
2D px,cr k b2
k
2b2
a2
6 1
/
2
若取 0.3，则：
k
0.425
b2 a2
均匀受压三边简支一边自由
第6章 薄板的屈曲
➢ 能量法计算板的弹性失稳荷载
✓迦辽金法
要求假定的挠曲面函数符合板的几何和自然边界条件。
假定挠曲面函数为：
a
0
a
0
L
w
sin
x a
sin
y a
dxdy
0
a
0
a
0
单角钢压杆的屈曲及稳定计算
第 5: 卷第 ; 期 5""6 年 !5 月 文章编号： !""" > ;#;? @ 5""6 A "; > "!"# > "6
精确解 /!"" 0 !" 本文方法解 精确解 /!(, 0 *" 0 * 本文方法解
用。
表!
!! !"#$ ! !"#$ #
计算结果对比表
!" ,)$ # ,)$ , !! )*$ ! )+$ " !"! 或 !!"! &&$ " &&$ . % "$ ,’ !(,$ + !(#$ ! % "$ +’ 失稳形式 绕 ! 轴弯曲屈曲 绕 ! 轴弯曲屈曲 " 弯扭屈曲 弯扭屈曲 " " "$ ##) "$ ##( - "$ .’ "$ )", "$ )"! - !$ "’
作者简介： 郭兵 （ !?C" > 收稿日期： 5""F 年 !5 月 ） ， 男， 山东临沭人， 副教授。
图!
单角钢杆件截面
Z-/8 ! 0321-%(4 %+ 4-(/*3 )(/*3 L3LI3’4
!"#
!"#
!!"
均为 =(.,。两种截面的计算结果见表 .，与精确解相 比，误差不超过 ,’ ，精度较高，可在工程设计中使 式中， #! 、 #" 分别为角钢截面对 ! 轴和 " 轴的惯性矩。 可以看出， 根据式 1 !, 2 计算临界荷载比较复杂， 不 方便使用。 文献 3 , 4 采用有限元法对单角钢双向压弯构 件的极限荷载进行了计算归纳，并将其与最小刚度轴 ! 轴的弯曲屈曲荷载作了比较，给出了与长细比有关 的承载力折减系数 #（ 即规范第 .$ )$ ( 条） ，构件仍按 轴心受压构件计算。 对于单面连接的单角钢压杆， 其工 作原理与中间无联系的双角钢压杆完全一致，长细比 按最小刚度轴 ! 轴计算， 当 ! 5(" 时取 ("， 这也是新 规范推荐的计算方法。
轻钢结构H型钢梁腹板屈曲后强度的计算方法
轻钢结构H型钢梁腹板屈曲后强度的计算方法【摘要】本文主要介绍了关于焊接工字梁腹板考虑屈曲后强度设计方法的异同点，以便工程设计人员更好地理解和应用新规范，并更为合理地进行焊接工字梁腹板考虑屈曲后强度的设计。
【关键词】轻钢结构；屈曲后强度；计算方法；有效宽度0前言随着社会经济的发展，钢结构在工业及民用建筑中的应用越来越广泛，尤其在一些大跨度、大柱距的建筑中经常采用钢桁架结构构件。
传统的桁架杆件通常是作为二力杆件进行计算的，杆件为轴心受拉或轴心受压构件，且多采用双面角钢。
随着钢结构焊接、加工工艺水平的不断提高，钢桁架杆件选用的截面形式也越来越多样，如：轧制型钢、热轧h型钢和t型钢、焊接h型钢、高频焊轻型h型钢、焊接或轧制钢管等。
当要求的荷载较大、桁架截面高度受到限制，桁架的挠度要求又较严时，为满足要求，设计时桁架上、下弦通常采用较大截面尺寸的焊接h型钢或热轧h型钢。
计算模型可以假定上、下弦为连续杆件，而腹杆则为二力杆件。
此时桁架上、下弦杆为拉弯或压弯杆件。
1轻钢结构的适用范围及主要优点所谓轻钢结构通常是指由下列钢材所构成的结构：①冷弯薄壁型钢结构；②热轧轻型钢结构；③焊接或高频焊接轻型钢结构；④轻型钢管结构；⑤板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。
1.1适用范围根据我国目前情况来看，这种结构由于其用度广、优势明显，已大量应用于单层工业厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。
对单层工业厂房而言，通常以h型钢，采用焊接连接作为梁柱，以c形或z形轻钢板作檩条，屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层，上面可浇混凝土，压型钢板既可作为钢筋，必要时也可以再配钢筋。
墙面围护也可采用单层或夹层压型钢板，夹层板内部可充填各种保温层。
1.2主要优点1.2.1 制造简单，工业化程度高，施工周期短。
轻钢结构的最大优点是所有构件均可以由工厂制作，现场拼接安装，对一般规模较小的工业厂房仅需45天至2个月，而采用钢筋混凝土建筑则要8～12个月左右。
最全的钢结构术语和符号(二)
最全的钢结构术语和符号（二）二、符号1、作用和作用效应设计值F——集中荷载；H——水平力；M——弯矩；N——轴心力；P——高强度螺栓的预拉力；Q——重力荷载；R——支座反力；V——剪力。
2、计算指标E ——钢材的弹性模量；Ec——混凝土的弹性模量；G ——钢材的剪变模量；Nat——个锚栓的抗拉承载力设计值；Nbt、Nbv、Nbc——一个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；Nrt、Nrv、Nrc——一个铆钉的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；Ncv——组合结构中一个抗剪连接件的抗剪承载力设计值；NpjtNpjc——受拉和受压支管在管节点处的承载力设计值；Sb——支撑结构的侧移刚度(产生单位侧倾角的水平力)；F ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；fv——钢材的抗剪强度设计值；fce——钢材的端面承压强度设计值；fst——钢筋的抗拉强度设计值；fy——钢材的屈服强度(或屈服点)；fat——锚栓的抗拉强度设计值；fbtfbvfbc——螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；frtfrvfrc——铆钉的抗拉、杭剪和承压强度设计值；fwtfwvfwc——对接焊缝的抗拉，抗剪和抗压强度设计值；fwt——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；fc ——混凝土抗压强度设计值；Δu——楼层的层间位移；[υQ]——仅考虑可变荷载标准值产生的挠度的容许值；[υT]——同时考虑永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值；σ——正应力；σc——局部压应力；σf——垂直于角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的应力；Δσ——疲劳计算的应力幅或折算应力幅；Δσ——变幅疲劳的等效应力幅；[Δσ]——疲劳容许应力幅；Σcrσc.crτcr——板件在弯曲应力、局部压应力和剪应力单独作用时的临界应力；τ——剪应力；τf——沿角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的剪应力；ρ——质量密度。
3、几何参数A ——毛截面面积；An——净截面面积；H——柱的高度；H1、H2、H3——阶形柱上段、中段(或单阶柱下段)、下段的高度；I ——毛截面惯性矩；It——毛截面抗扭惯性矩；Iw——毛截面扇性惯性矩；In——净截面惯性矩；S ——毛截面面积矩；W ——毛截面模量；Wn——净截面模量；Wp——塑性毛截面模量；Wpn——塑性净截面模量；ag ——间距，间隙；b——板的宽度或板的自由外伸宽度；bo——箱形截面翼缘板在腹板之间的无支承宽度；混凝土板托顶部的宽度；bs——加劲肋的外伸宽度；be——板件的有效宽度；d ——直径；de——有效直径；do——孔径；e ——偏心距；h ——截面全高；楼层高度；hc1——混凝土板的厚度；hc2——混凝土板托的厚度；he——角焊缝的计算厚度；hf——角焊缝的焊脚尺寸；hω——腹板的高度。
钢结构基本原理第四章 单个构件的承载能力
第4章单个构件的承载能力--稳定性4.1 稳定问题的一般提法4.1.1 失稳的类别传统分类:分支点失稳和极值点失稳。
分支点失稳:在临界状态时,初始的平衡位形突变到与其临近的另一平衡位形。
（轴心压力下直杆）极值点失稳：没有平衡位形分岔,临界状态表现为结构不能再承受荷载增量。
按结构的极限承载能力：(1)稳定分岔屈曲：分岔屈曲后，结构还可承受荷载增量。
轴心压杆(2)不稳定分岔屈曲：分岔屈曲后,结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位形。
轴向荷载圆柱壳(3))跃越屈曲：结构以大幅度的变形从一个平衡位形跳到另一个平衡位形。
铰接坦拱，在发生跃越后, 荷载还可以显著增加,但是其变形大大超出了正常使用极限状态。
4.1.2 一阶和二阶分析材料力学：EI M //1+=ρ 高数：()()2/3222/1///1dx dy dx y d +±=ρ M>0 22/dx y d <0 ； M<0 22/dx y d >0 ；∴ M 与y ''符号相反()()EI M y y /1/2/32-='+''∴ （大挠度理论）当y '与1相比很小时 EI M y /-='' （1） （小挠度理论）不考虑变形，据圆心x 处 ()x h P M --=α1 一阶弯矩 考虑变形 ()()y p x h p M ----=δα2 二阶弯矩 将它们代入（1）式：()x h p y EI -=''α 一阶分析()()y p x h p y EI -+-=''δα 二阶分析边界条件: ()()000='=y y ()δ=h yEI ph 3/3αδ=()()]/)tan(3[)]3/([33kh kh kh EI ph -⨯=αδ （2） EI P k /2=由（2）有 ()∞=--32//)(t a n l i m kh kh kh kh π 得欧拉临界荷载 224/h EI P E π= 此为稳定分析过程：达临界荷载，构件刚度退化为0，无法保持稳定平衡，失稳过程本质上是压力使构件弯曲刚度减小，直至消失。
钢结构板的屈曲理论
t
2F y2
N y
yt
t
2F x2
N xy
xyt
t
2F xy
卡门方程组
D
4
4 F
w
t
2F x2
E
2w xy
2w y2
2
2F y2
2w x2
2
2F xy
2w xy
2w x2
2w y 2
上述方程很难解出封闭解，如不用应力函数，只能数值积分法解得。
1.1 平衡方程
1）基本假定
a、板很薄，微元体上的应力
z，
zx
和
zy远小于应力
，
x
y和 xy，由他们产生的正应变 z和剪应变 zx与 zy都可忽
略不计。z =0，可用板中面的挠度代表沿厚度方向任何 Nhomakorabea一点挠度；
b、与板的厚度相比，垂直于中面的挠度是微小的，这样
一来，可以忽略中面因弯曲变形伸长而产生的薄膜力,这
2 y
b
Ny
t
2F x2
a2
2( px pcrx ) / (m2b2 ) m2b2
/ a2
cos 2m x
a
当y
0, b时，Nmax
px
2( px pcrx ) a4 / (m4b4 ) 1
max
u
2( u crx )
a4 / (m4b4 ) 1
如以m a / b代入得：
u
f y crx
板的中面内力：N N p p
xy
yx
xy
yx
屈曲荷载为：
2D
p k
crxy
b s
2
式中：k 剪切屈曲系数，对于四边简支板： s
大规格角钢轴压杆局部屈曲稳定强度折减系数对比
大规格角钢轴压杆局部屈曲稳定强度折减系数对比PAN Feng;CHEN Wenhan;CHU Jinliang;WANG Qian;ZHANG Chen【摘要】大规格角钢的等效宽厚比较大,轴压构件边缘有可能会发生局部失稳而丧失承载力,国内外规范常用的方法是采用强度折减系数对设计强度进行适当的折减,从而防止发生构件的局部屈曲.为此,对铁塔设计规范(包括DL/T 5154、ASCE 74-2009、AISC、BS8100、EN50341及CSA)中关于稳定强度折减系数的计算原理进行梳理和分析,得到了一套适应我国规范的大规格角钢稳定强度折减系数的计算方法;同时,根据国内外规范对大规格角钢稳定强度折减系数计算方法进行对比分析,得到了相应的国外规范稳定强度折减系数的分布特点,且与我国规范的计算结果进行对比研究.研究结果揭示了大规格角钢稳定强度折减系数的取值要点,并可作为输电铁塔构件设计的参考.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】8页(P132-139)【关键词】输电铁塔;大规格角钢;轴压构件;局部屈曲;强度折减系数【作者】PAN Feng;CHEN Wenhan;CHU Jinliang;WANG Qian;ZHANG Chen 【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】TU31;TM753特高压输电线路杆塔较超高压线路杆塔在尺寸、负荷等方面发生了质的变化，普通角钢(目前国内线路使用的L40—L200)已无法满足工程的需要。
2007年，中国电力科学研究院针对输电线路铁塔用角钢编制了《铁塔用热轧角钢》[1](YB/T 4163—2007)，首次将L220、L250规格引入标准。
2008年国家发布了《低合金高强度结构钢》[2] (GB/T 1591—2008)、《热轧型钢》[3](GB/T 706—2008)，新标准中增加了L220、L250规格角钢，并将角钢最大厚度提高到了35 mm。
钢结构疲劳验算用设计值
钢结构疲劳验算用设计值
1、容许疲劳应力值
根据设计规范，容许疲劳极限应力σfm应计算为:
σfm=σbp/ ηf
其中，σbp为抗屈曲强度，按设计规范为抗拉强度δb的1/3；ηf
按设计规范取1.3～1.5
2、实测疲劳应力值
实测疲劳极限应力σfm应计算为:
σfm=σbp/ βf
其中，σbp为抗屈曲强度，按实测值；βf按设计规范取1.2～1.4
3、极限应力增量
疲劳应力增量Δσfm为实测极限疲劳应力减去设计极限疲劳应力的
差值。
Δσfm=σfM-σfm
4、设计值
按容许极限应力值的计算公式和实测值，设计值可以按下列公式计算：设计值=实测极限疲劳应力-极限应力增量
5、设计应力验算
a. 抗屈曲强度应大于设计值δbmin。
b. 预应力应大于设计值Pmin。
c. 抗拉强度应大于设计值σbmin。
d. 抗剪强度应大于设计值τbmin。
e. 抗扭转强度应大于设计值μbmin。
f. 折应力应大于设计值σdmin。
6、失效条件
若应力验算不满足设计条件，则需要重新设计构件，增强构件的承载能力；如果应力验算满足设计条件。
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钢结构屈曲系数
钢结构的屈曲系数是指在给定几何形状和材料特性的
条件下，结构在屈曲前后的变形比值。
弯曲屈曲系数又称为截面抗弯屈曲系数，用于衡量钢材在受到弯曲力作用下失去稳定性的能力，通常用符号λ表示，其计算公式为：λ=0.85kL/r（k为系数，L为杆件长度，r为截面回转半径）。
扭转屈曲系数又称为截面扭转屈曲系数，用于衡量钢材在受到扭转力作用下失去稳定性的能力，通常用符号λt表示，其计算公式为：λt=0.7kL/rt（k为系数，L为杆件长度，rt为截面扭转半径）。