工字型截面轻钢结构构件弯扭耦合分析开题报告.doc

 姓 名 入学时间 2009年9月 指导教师 胡启平教授 课题名称 工字型截面轻钢结构构件弯扭耦合分析 课题来源 河北省自然科学基金资助项目 课题类型 1. 基础研究 2. 应用基础研究 √ 3. 应用研究 报告时间 2013.05 地点 土木工程学院实验室 预计毕业论文完成时间：2013.6.10 开题报告评议组成员名单 姓 名 职 称 教授 摘 要 本文从国内外研究现状出发，对课题中将涉及到的有关方面研究成果进行系统介绍，进而指出了课题研究方向的重要性，为论文的展开奠定了基础。采用轻钢结构的一些理论，再利用哈密顿对偶体系对工字型截面轻钢结构构件进行弯扭耦合分析，编制相应的Matlab分析程序分析，为方案的确定和初步设计的完成提供较为准确的依据，并为这种方法的研究结果与其他方法尽心分析对比，对各种计算模型的优劣和适用范围进行评判。通过具体结构算例分析。本文研究使理论接近现实，更加具有现实研究意义，为结构设计人员提供一种新的分析结构的理论，也为工程中解决此类问题提供了一种新的方法。 关键词： 轻钢结构构件；工字型截面；弯扭耦合分析；线性插值法；哈密顿对偶体系；薄壁杆件 1立项依据 1.1 背景及意义 轻钢结构普遍认为是指用圆钢和小于L45×4和L56×36×4的角钢制作的轻型钢结构。轻钢结构的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，材料的匀质性和各项同性好，属于理想的弹性体。 它的优点在于，第一，施工周期短，所有的构件均可以由工厂制作现场凭借安装，对于规模小的建筑只需45d到2个月，而混凝土建筑则要8到12个月；第二，综合经济效益好；第三，抗震性能好，由于钢结构构件属于柔性结构、自重轻，因而能够有效的降低地震响应及灾害程度；第四，易于拆卸搬迁。从我国目前的情况来看，这种结构由于种种明显的优势，已大量应用于工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件。 钢结构在目前建筑各类结构中应用广泛，但是稳定性是钢结构的一个突出问题。组成工程结构的基本构件中，梁、轴心受压柱和压弯构件是三类主要受力构件。在钢结构设计中，这三类构件都存在着弯扭耦合分析计算问题，其承载能力主要由稳定条件决定，在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题，如处理不好，将会造成不应有的损失。 弯扭耦合问题是轻钢结构分析中所关注的重点问题之一，已有学者和研究人员对轻钢结构构件分析做了很多的研究，论文拟采用哈密顿求解体系的方法来分析此类问题，拟给出了一种求解此类问题的新方法。 随着研究的深入，这种杆件弯曲和扭转之间的耦合效应越来越受到重视。尤其当这种杆件具有非对称断面且剪切的作用不可忽视的时候，必须考虑弯曲和扭转之间的耦合效应。然而从国内外所取得的研究成果来看，存在以下一些问题。第一， 这些方法计算过程复杂，求解困难，工作量大。第二， 理论也不够成熟完 善，有关系数数值不够准确，因而使所计算出的临界荷载值有可能偏于不安全。 本文从国内外研究现状出发，对课题中将涉及到的有关方面研究成果进行系统介绍，进而指出了课题研究方向的重要性，为论文的展开奠定了基础。采用轻钢结构的一些理论，再利用哈密顿对偶体系对工字型截面轻钢结构构件进行弯扭耦合分析，同时利用精细积分法，编制相应的Matlab分析程序分析，为方案的确定和初步设计的完成提供较为准确的依据，并为这种方法的研究结果与其他方法尽心分析对比，对各种计算模型的优劣和适用范围进行评判。通过具体结构算例分析对比薄壁箱型梁在扭转作用时的内力和变形。本文研究使理论接近现实，更加具有现实研究意义，为结构设计人员提供一种新的分析结构的理论，也为工程中解决此类问题提供了一种新的方法。，(扭矩)，[4] Wang Xiao feng， Yang Qing shan. Coupled bend and torsion analysis of the spatial thin-walled beam using timoshenko theory [J]. Engineering Mechanics， 2008， 25(5): 12―16， 21. [8] Prokic A. On fivefold coupled vibrations of Timoshenko thin-walled beams [J]. Engineering Structures， 2006，28(1): 54―62. [] Tanaka M， Bercin A N. Finite element modeling of the coupled bending and torsional free vibration of uniform beams