薄壁加筋结构设计

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1、NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程结构分析应用QuestionNO.考题三工程结构分析应用作业薄壁加筋结构设计NameStudentNo.CollegeProfessionEmailAddressMobileNO.-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程结构分析应用摘要薄壁加筋结构是航空、造船以及土木工程领域内广泛使用的一种结构构件形式，而其自身的结构特点决定其稳定性能时设计的首要指标，除此之外，强度和质量要求也是本文重要的设计指标。本

2、文利用大型通用的有限元软件PATRAN设计了一种薄壁加筋结构，较好的满足了问题要求的性能指标。关键字：数值模拟屈曲分析薄壁加筋结构设计-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程结构分析应用目录摘要1第一章薄壁加筋结构的理论基础31.1薄板的临界失稳载荷计算31.2薄壁杆的局部失稳和总体失稳41.3加筋结构的稳定性分析理论4第二章加筋结构设计要求及思路简介52.1加筋结构设计要求52.2结构设计思路52.2.1设计要求分析52.2.2屈曲分析理论估算52.3分析总结6第三章薄壁加筋结构数值模拟及

3、结果分析73.1初步确定模型73.2建立模型73.3结果分析83.4方案12的数值计算结果和分析总结93.4.1方案12的屈曲数值计算结果93.4.2分析总结10第四章总结10-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程结构分析应用第一章薄壁加筋结构的理论基础1.1薄板的临界失稳载荷计算如下图1.1.1所示，一方板在X轴方向受均匀拉应力σ的作用，为简要起见，仅给出理论公式及其边界条件，推导过程省略。图1.1.1薄板受力示意图以下给出K值的取值及其边界条件支持情况系数k值四边简支四边固支三边简支，

4、与载荷平行一边自由-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程结构分析应用1.1薄壁杆的局部失稳和总体失稳如图1.2.1所示，常见的有以下几种加筋型材，也就是薄壁杆件：Fig1.2.1薄壁杆件示意图查参考书可得，失稳载荷计算公式如下：1）薄壁杆件的总体失稳：其中2）薄壁杆件的局部失稳1.3加筋结构的稳定性分析理论加筋结构示意图如下：Fig1.3.1加筋结构示意图加筋板件所能承受的最大总载荷为：其中，，-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工

5、程结构分析应用第二章加筋结构设计要求及思路简介本章主要根据设计要求，提出设计思路，并作一定的理论计算，为下一章的数值模拟提供参数设计的范围和具体的结构形式。2.1加筋结构设计要求：1、结构承受单向压缩载荷，压缩载荷>1.0×106N2、结构的受载边长不得小于500mm，结构的长度大于500mm3、材料弹性模量为70000N/mm2密度为2.8×10－6kg/mm34、受压结构在压缩载荷作用下不许出现总体失稳和局部失稳5、结构的许用应力小于500MPa6、结构重量<0.007kg/mm（单位长度） 2.2结构设计思路本节主要分析设计要求，并就设计要求

6、做一定的模型简化，应用第一章理论进行一定的估算和经验设计。2.2.1设计要求分析上述材料已给定，不需另外设计。而结构的大小取最低要求，即为板长宽为500mm*500mm.此时考虑质量要求和强度要求可得：1、截面积最大为2500mm22、等效厚度为5mm3、最大承载均布压力为500MPa4、最大承载压缩载荷为1.25e-6N2.2.2屈曲分析理论估算：若该板不加筋，根据第一章中理论计算公式，可得t=5时σcr=20.49MPa，Pcr=92.24MPa。明显不满足要求，所以必须加筋。应用第三章中的加筋板的屈曲理论，计算板的临界载荷随加筋数量的影响。由

7、于t<1或t>3.5时，该临界载荷参考性较低，故本文只给出以下几种厚度板的临界随加紧数量的变化：-10-NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics工程结构分析应用Fig2.2.1板的临界载荷随厚度和加筋数量的影响2.3分析总结有图可知，选定板的厚度为2—2.5左右的范围是可靠的，加筋为9-10根，临界应力在300-500MPa之间。加筋形式初选为L型和Z型（如下图2.2.2所示），和壁板用铆钉连接，共同承压。Fig2.2.2左为L型，右为Z型-10-NanjingUniversityofAeronauti

8、cs&Astronautics工程结构分析应用第三章薄壁加筋结构数值模拟及结果分析3.1初步确定模型：在初步的数值模拟中，