正弦波纹腹板H型钢梁腹板几何参数的优化研究.pdf

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1、图书分类号ＩＴＵ３９１学校代码：１０６巧朵衣乃妹乐砸±学化论文，ＭａｓｔｅｒｓＴｈｅｓｉｓ论文题目正森波纹废板Ｈ型钢梁巧饭几何参数的优化研巧研究生姓名李急然导师巧名董事尔Ｘ巧巧）学科专业结构工程研究方向钢装巧基本理论及义应用二〇－六年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书目：研究生在校攻读学位期间论文工本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，Ｐ作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可Ｗ将本学位论文的全部

2、或部分、内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文一。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于１、保密（），在年解密后适用本授权书。２、不保密（＂＂（请在Ｗ上相应括号内打Ｖ）＂＂一１学位论文作者签名；Ｍ怎指导教师签名；＾＾ｊｏ／年失月刮日各年户月日西南石油大学研究生学位论文独创性声诉本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰

3、写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机一构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：《口年５月別日摘要目前，Ｈ型钢在我国处于举足轻重的位置，而在钢结构建筑中，Ｈ型钢主要应用于口式刚架的梁、柱和吊车梁等处。但普通平腹板Ｈ型钢的高厚比受到限制，需要通过设，置加劲肋等措施进而提高其稳定性能，这就大大增加了结构的自重和工程造价因此，基于普通平腹板Ｈ型钢存在着诸多问题一系列问题迎刃，波纹腹板Ｈ型钢的出现使得而解。波纹腹板Ｈ型钢梁Ｗ较薄厚度的波纹钢板作为腹板，不需

4、要加劲肋的协助便可获得较好的剪切屈曲强度和刚度，大幅度地降低了材料用量，体现出显著地经济效益。基一系列的研究于波纹钢腹板的优越性，近年来国内外学者己对该结构形式进行了，并得到有价值的结论。本文主要Ｗ正弦波纹腹板Ｈ型钢梁为研究对象，运用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对其剪、切屈曲性能进行详尽地研究，并与相同条件下的Ｈ角形波纹矩形波纹腹板形式进行抗剪切屈曲能力的对比；同时也对正弦波纹腊板的几何参数进行优化，Ｗ得到能够降低材料用量的几何参数值或取值区间。主要的研究内容如下：１本文对波纹钢腹板的屈曲理论进行详尽地阐述，包括抗弯屈曲理论、抗扭屈曲（）理论Ｗ及抗剪屈曲理论，其中

5、重点对剪切屈曲的王种屈曲模式进行介绍。在闻述波纹钢腹板抗剪屈曲理论的过程中，针对本文的研究对象正弦波纹腹板Ｈ型钢梁，并依据梯形波纹形式下屈曲强度的计算公式，本文推导出适用于正弦波纹腹板的整体屈曲强度计算公式、局部屈曲强度ＴＴ计算公式，Ｗ及后续优化研究的约束条件即控制剪切应力ｒａ，的计算公式；Ｐ）本文应用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对简支条件下的正弦波纹腹板Ｈ型钢梁进行弹性屈曲分析，重点研究了Ｈ型钢梁跨度ｉ和正弦波纹腹板几何参数，包括腹板厚度ｆ、腹板商度Ａ、波长ｒ、波幅／ｒ对Ｈ型钢梁屈曲性能的影响，得到了大量的临界屈曲荷载值。随后运用Ｏｒｉｇｉｎ绘图软件绘制出尺寸参数

6、与临界屈曲荷载之间的变化关系曲线，最终总结出各个尺寸参数变化时临界屈曲荷载的变化规律及结论。同时，本文还对比分析了相同条件下三角形波纹、矩形波纹与正弦波纹抗剪切屈曲能力的异同点，为今后多种波纹形式的全面发展提供理论依据；（３）本文运用ＭＡＴＬＡＢ优化工具箱中的基本函数ｆｍｉｎｃｏｎ函数对正弦波纹腹板的几何参数进行优化分析和处理，重点对研究涉及的约束非线性问题和如何用ＭＡＴＬＡＢ编写约束函数Ｍ文件、目标函数及其他约束条件作详细地叙述。通过ＭＡＴＬＡＢ软件的优化处理，可Ｗ得到最优解和目标函数的最优值。结合腹板几何参数对临界屈曲荷载的影响规律，最终能够获得满足正弦波纹

7、腹板Ｈ型钢梁屈曲能力且节约材料用量的几何参数取值或取值区间。关键词：正弦波纹腹板；波纹腹板Ｈ型钢梁；弹性屈曲分析；临界屈曲荷载；优化设计ＡｂｓｔｒａｃｔＡｔｐｒｅｓｅｎｔＨＳｔｅｅｌｌａｙｓａｄｅｃｉｓｉｖｅｒｏｌｅｉｎＣｈｉｎａ．Ａｎｄｉｎ化６ＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｂｕｉｌｄｉｎＨ，，ｐｇｓｔｅｅｌｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅ