力学近似分析方法之半能量法_第1页
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文档简介

1、半能量法板根据其厚度不同分为厚板、薄板和薄膜三种。当板厚度t与板的最小宽度b的比值t/b较大时(一般t/b1/81/5), 称为厚板, 此时板的剪切变形与弯曲变形同阶,分析时必须考虑剪切变形。当t/b不大时(一般1/1001/80t/b1/81/5), 称为薄板, 此时板的剪切变形与弯曲变形相比可以忽略不计。当t/b很小时(一般般t/b1/1001/80), 称为薄膜, 此时板不具有抗弯刚度, 仅利用薄膜张力(薄膜效应)抵抗横向荷载。冷弯薄壁型钢构件是由一系列薄板组成的。当薄板中面的最大挠度w远小于薄板的厚度t时(一般w/t1/5), 通常称这类问题为薄板的小挠度问题, 此时薄板中面内的薄膜应

2、力比弯曲应力小很多,可以忽略不计。当w与t的大小相差不大时(一般1/5w/t5), 称这类问题为薄板的大挠度问题。此时薄板中面内的薄膜应力与弯曲应力同阶,分析时必须考虑薄膜应力及相应的中面变形。组成冷弯薄壁型钢受压构件的极件,屈曲时挠度远小于其厚度, 因此板件的屈曲问题是建立在小挠度理论基础上的。但对于这类板件,尚有屈曲后强度可资利用。板件屈曲后,挠度将进一步增加, 挠度与其厚度相比不再是小量,板件的应力也将出现重分布,板件的中面会产生较大的非线性薄膜拉应力,因此板件的屈曲后问题是建立在大挠度理论基础上的。1910年, 卡门(von Karman)导出了求解薄板大挠庭问题的变形协调和平衡方程,

3、 分别为 (1) (2)式中t为板厚; D为板的弯曲刚度; E为弹性模量; F为应力函数; w为挠度; w0为初挠度。式(1)和式(2)称为薄板的大挠度微分方程组, 或简称Karman大挠度方程组。求解薄板的大挠度问题, 就是要从这个微分方程组求解应力函数F和挠度w, 然后由F求出中面内力, 由w求出弯曲应力。然而要求解这个联立方程组是非常困难的, 一般情况无法得到闭合解。但采用近似法求解,则是可行的,半能量法就是其中一种方法。半能量法的基本思路是:首先,选择合适的挠度函数,由大挠度协调方程(1)解析确定与挠度函数w相协调的应力函数F,然后采用瑞利一里兹法求解。这实际上是用势能驻值条件代替了卡门(von Karman)大挠

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