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变厚度复合材料薄壁箱形梁弯曲性能研究
| 论文题名： | 变厚度复合材料薄壁箱形梁弯曲性能研究 |
| 关键词： | 变厚度复合材料薄壁箱形梁桥;弯曲性能;承载机理;计算方法 |
| 摘要： | 玻璃纤维增强复合材料具有质量轻、强度高、可设计性好、耐热性强、耐腐蚀性好等优越性能，在应急救桥中具有较好的应用前景。本文将应急桥中的箱形截面等厚度腹板改为变厚度腹板，一方面可以进一步减轻结构的重量，另一方面极大的提高了材料的利用率。由于箱梁腹板厚度变化，其截面抗弯刚度发生变化，使得其结构的承载性能尤其是弯曲性能与等厚度箱梁存在较大差异。同时当轮式荷载作用在复合材料薄壁箱形梁上时，集中效应比较明显，容易发生局部屈曲破坏。因此，在考虑变厚度对复合材料薄壁箱梁弯曲性能影响的基础上，本文通过模型试验、有限元数值模拟和理论分析等方法，对变厚度复合材料薄壁箱形梁承载机理及计算方法等进行了深入研究，主要工作及结论如下： 运用初等梁理论，分析了变厚度复合材料薄壁箱形梁整体抗弯刚度，提出了考虑剪切刚度影响的薄壁箱梁挠度计算方法；利用离散板分析方法，采用等效原理将变厚度腹板等效为等厚度腹板，推导出了考虑旋转约束刚度的变厚度复合材料薄壁箱形梁的腹板与翼板的临界屈曲载荷计算公式；分析了腹板中间板厚度t2和中间板宽度b2变化对变厚度复合材料薄壁箱梁临界屈曲荷载的影响。 对3根变厚度复合材料薄壁箱形梁进行弯曲试验，分析了试件破坏模式、荷载位移曲线、梁跨中截面弯曲应变以及翼缘应变等结果。从试验结果可以发现，变厚度复合材料薄壁箱形梁随着纯弯段间距越大，承载能力越大，位移越大。当纯弯段间距为1000mm和900mm时，分别为在加载位置处腹板出现横向裂纹并出现面外凹曲，最后由于腹板局部屈曲导致剪切破坏以及上翼缘压溃破坏。当纯弯段距离为800mm，变厚度复合材料薄壁箱形梁在加载位置处腹板出现斜向裂纹并往下贯通到下翼缘板边缘，同时出现面外凹曲，最后由于腹板局部屈曲导致剪切破坏以及上翼缘压溃破坏。 采用有限元分析软件对3根变厚度复合材料薄壁箱形梁进行线性与非线性屈曲分析。通过试验结果与非线性屈曲仿真结果研究对比，确定有限元仿真的正确性；再此前提下，分别研究了上翼缘厚度、内倒角半径对变厚度复合材料箱形梁屈曲承载力和破坏模式的影响。 |
| 作者： | 李孟宇 |
| 专业： | 土木工程;结构工程 |
| 导师： | 李飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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