弹性模量缩减法在开口薄壁杆件塑性极限承载力分析中的应用

"开口薄壁杆件的塑性极限承载力研究 (2010年)" 本文主要探讨了开口薄壁杆件在承受塑性荷载下的极限承载能力。研究中，作者采用了空间杆件广义屈服准则，这是一种用于判断结构是否达到极限状态的理论框架。通过定义单元承载比（T_e）、结构的承载比均匀度（dk）以及基准承载比（r_bar），建立了弹性模量调整的计算方法，即弹性模量缩减法。这种方法旨在提高计算精度和效率，尤其是在处理复杂结构如工字形薄壁杆件时。 在弹性模量缩减法中，关键参数包括腹板面积与翼缘面积之比（λ）、屈服应力（σ_y）、翼缘宽度（b）、翼缘厚度（t1）、腹板厚度（t2）和截面高度（h）。通过这些参数，可以计算出如弯矩（M）、扭矩（T）等内力，并进一步分析它们对结构承载力的影响。 作者提出的单元承载比T_e通过广义屈服函数计算得出，考虑了不同方向的内力效应。结构的承载比均匀度dk则反映了结构中各单元承载能力的分布情况，它与动态调整因子（弹性模量调整的阀值）r_bar相关。dk值较小意味着承载比更均匀，此时基准承载比较大，弹性模量调整范围相对较小。随着迭代计算的进行，dk增大，r_bar减小，弹性模量的调整范围也随之扩大。 在极限荷载求解过程中，首先进行一次弹性有限元分析，然后根据迭代法调整单元弹性模量。当最大单元承载比达到1时，意味着结构进入塑性屈服状态，此时的荷载因子Po对应的荷载值即为结构的极限荷载。 通过算例分析，作者发现工字形薄壁杆在偏心荷载作用下，弯矩是最主要的破坏因素，其次是扭矩。结构的极限承载力会随着翼板厚度或腹板厚度的增加而提高，且对翼板厚度的变化更为敏感。这些发现为开口薄壁杆件的设计提供了重要的理论依据和计算工具。 这篇论文深入研究了开口薄壁杆件的塑性极限承载力，提出了一种有效的分析方法，有助于工程实践中这类结构的安全设计和性能评估。