此页面有帮助吗? 1x
450x
001931
2025-01-20

结构稳定性: 悬臂梁屈曲形状

'''“结构稳定性”'''模块在分析结构是否发生屈曲方面非常有用。 本文介绍了变截面悬臂梁的失效模式和临界荷载的确定。

例如我们要创建一个悬臂梁的模型(钢 S235,各向同性,线性弹性),截面为 T 形,截面高度可以线性变化。

构件的几何数据如下:

悬臂梁长度 l 2800 mm
截面高度 h0 800 mm
截面高度 hl 200 mm
翼缘宽度 b 200 mm
翼缘厚度 tf 20 mm
腹板厚度 tw 10 mm

分配支座条件荷载

  • 被约束一侧的翼缘和腹板(平移和转动)的刚性约束
  • 在自由端处垂直于纵轴(在 Y 方向上平动)
  • 施加恒定线荷载 1.0 kN/m

#banner@tip#
为简化建模,在模型的基本数据中取消激活组合向导和荷载向导。 在不考虑自重和安全系数的情况下,只考虑一个荷载工况。

  1. /横幅#

激活结构稳定性模块后的荷载工况,并设置以下参数:

稳定性分析类型 特征值法(线性)
最小特征值的数目 3
特征值法 Lanczos

将模型划分网格后,需要进行以下网格设置

有限元单元目标长度 40 mm
独立网格 是的

建模边界条件概览;请点击图片:

计算完成后,我们在结果导航器表格中选择'稳定性分析'。 对于最小的第一个特征值,我们得出的临界荷载系数f 为 41.427。 由此我们计算临界荷载

qcr = 1.0 kN/m ⋅ f ≃ 41.4 kN/m

相应的失效模式如下:

#banner@info#
[1] 中,对临界荷载 qcr为 43.6 kN/m 时确定相同的失效模式。 结果表明:

  1. /横幅#

附录:悬臂梁作为杆件建模

为什么我们要使用面单元建模悬臂梁? '如果采用杆件形式不是更容易吗?

为了解答这个问题,我们首先创建一个模型,并将悬臂梁视为杆件,具有上述边界条件。这里我们只调整有限元单元的大小: 我们想在长度 l = 2800 mm 上创建 20 个有限元单元。为此,我们编辑网格设置或指定线网格细化(目标有限元单元长度LFE = 140 mm)。

边界条件如下:

稳定性分析结果说明了一切: 很大的临界荷载系数 f ≃ 77323,并且其破坏形式并不能真实地反映悬臂梁的局部屈曲行为。

悬臂梁作为杆件建模已经足够精确,可以计算平衡条件(结构分析)。 在悬臂梁自由端的最大位移对于这两种模型都是 0.1 mm。


作者

Omieczynski 先生创建和维护了技术文档

参考
  1. Manfred Fischer and M. Smida. Dimensionierung und Nachweis von gevouteten Kragträgern mit T-förmigem Querschnitt. Ernst & Sohn, Berlin, 70, 2001.