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改善受压构件的屈曲一直是工程中比较关心的问题,有关这方面的研究和应用也十分丰富。首先,本文综述了改善受压构件屈曲性能的几种组件及装置,即抑制屈曲支撑、套管构件、约束屈曲、限制力装置、套节点部件,分析了它们的特点、构成、研究现状,并在此基础上提出了本文研究的问题。
然后,本文以接触有限元理论为基础,结合有限元软件ANSYS,实现了对套管构件性能的分析。内核在轴压力作用下,分析了内核和套筒共同受力的变形特点。分析结果表明,当内核在高于欧拉屈曲荷载的轴压力作用下发生失稳后,套管构件对内核的失稳有约束作用,可以使得内核发生高阶屈曲模态。
最后,本文重点对安装有套节点部件的三铰折线拱结构在顶点承受竖向荷载作用下的稳定性进行了分析。在不同的条件下,拱结构可能发生结构整体跃越失稳,也有可能发生拱杆件欧拉失稳,本文推导了拱结构发生两种失稳的临界条件。拱结构整体发生跃越失稳时,推导了安装套节点部件的拱结构顶点的荷载-位移关系,并和未安装套节点部件的情况进行了对比分析。结果证明套节点部件可以有效延缓这类结构的失稳。拱杆件发生欧拉失稳时,推导了套节点部件和拱结构共同工作前后拱结构的受力情况,并通过算例对比分析了套节点部件对拱结构稳定性能的提高作用。
因为套节点部件可以提高简支拱结构的荷载,因此可以设想在某些拱结构顶点安置套节点部件,并加设传感装置以实现对结构失稳的检测控制作用。