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林栋梁等：单向非均匀受压开孔板屈曲承载力分析 51 单 向非均匀受压开孑L板屈 曲承载力分析 林栋梁， 余绍锋 (同济大学土木工程学院建筑工程系． 上海 200092) 【摘 要】 以无孔板件的屈曲理论为基础，应用ANSYS有限元软件对开单排圆孔板件在单向非均匀受压情 况下的屈曲性能进行了分析研究。依次探讨了板的长宽比、宽厚比、孔径、孔洞位置及边界条件等因素对开孔板 屈曲承载力的影响。最后根据数值分析的结果，给出了在板件上设置孔洞的一些建议。 【关键词】 非均匀受压；开孔板；圆孔；屈曲承载力 【中图分类号】 TU312 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2012)12—0051—03 冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧而成，具有强度 ：2．06×10MPa，泊松 比 =0．3，屈服强度 = 高、质量轻、施工简便等优点，在工程 中得到广泛应 235MPa。本文采用映射网络划分方式，选用三角形单 用，如仓储设备 、货架结构、轻钢结构等…。为了满足 元 ，网格划分结果如图2所示。 构件连接、检测、维护等方面的需求，往往需要在板件 上冲出单个、多个或几排 的孔洞，由此形成开孑L薄 钢板。 作为开孔构件的基本单元，开孑L板件的屈曲性能 对开孔构件的屈 曲性能有着重要的影响。文献 指 y 出，板件的刚度对构件的屈曲性能有很大的影响。而 图1开孔板参数示意图 由于孔洞的存在 ，板件的刚度和承载力必然都降低。 文献 运用ANSYS有限元软件对具有不同开孔形式 的板件进行了分析，探讨了孔洞与板件承载力之间的 关系，并给出了开孔板件承载力的降低函数。 对于无孔板，由经典弹性理论可知，屈曲承载力 取决于板件的宽厚比和边界条件 J。而对于开孔板， 图2 网格划分图 孔洞的周围会出现应力集中现象 ，而且孔洞会切断 2 有限元参数分析 板件内薄膜拉力场，导致开孔板的截面刚度和应力分 在上述有限元模型分析的基础上 ，依次考虑a／b、 布较无孔板更为复杂。影响开孔板件屈曲性能的因 b／t、d／b、s／b、x／b、e／b及边界条件对板件屈 曲承载力 素很多，如应力比、板件的长宽比、宽厚比、孔径、孔间 P 的影响。根据ANSYS特征值屈曲分析，可以方便地 距、孔端距和孑L的偏心距等。下面将具体讨论上述几 得出P 与这些开孑L参数之间的关系曲线。 个参数对开孔板件屈曲性能的影响。 1 有限元模型的建立 2．1 长宽比a／b对屈曲承载力的影响 在假定宽厚比b／t=50、开孑L率d／b=0．5、孑L间距 为了研究开孔板件在单向非均匀受压状况下的 屈曲性能，本文将利用大型通用有限元分析软件 AN— s=b、孔端距 =0．5b、偏心距e=0这几个参数不变 SYS建立如下所述的力学模型。 的基础上 ，改变a／b的大小 ，得出屈曲承载力P 与a／b 首先研究四边简支板件的屈曲，开孔板模型的各 的关系曲线如图3所示。从图3中可以看出，在其它因 参数如图1所示，其中板厚t=0．002m，在板两端的短 素一定的情况下，当板件的长宽比大于3时，屈曲承载 边施加单向线分布荷载P。根据弹性理论，板的屈曲承 力基本不发生变化