考虑剪力滞效应的单轴对称截面压杆临界荷载分析

"陈玉骥、罗旗帜和周爱国在2012年的研究中，针对单轴对称工字截面压杆，考虑了剪力滞效应对其临界荷载的影响。他们通过设置不同的剪滞翘曲函数来适应截面几何尺寸变化的上、下翼缘，并运用能量变分原理及微分方程组降阶法，推导出考虑剪力滞效应的临界荷载的闭合解。以此为基础，他们评估了欧拉临界荷载公式的适用性。研究结果显示，欧拉公式在计算薄壁压杆的临界荷载时存在高估情况，且翼缘惯性矩与全截面惯性矩的比例以及跨宽比对临界荷载有显著影响，其中跨宽比的影响尤为明显。欧拉公式主要适用于跨宽比较大的压杆情况。该研究强调了在处理薄壁杆件稳定问题时，需考虑剪力滞效应的重要性，以确保计算的准确性。" 在高层建筑和大跨桥梁等领域的结构设计中，薄壁杆件的应用日益增加，然而随之而来的是其受压失稳问题的挑战。传统的欧拉临界荷载公式基于平截面假设，对于正应力沿宽度方向均匀分布的压杆较为适用，但在薄壁压杆特别是宽翼截面杆件中，由于剪力滞效应的存在，欧拉公式可能给出不准确的结果。 本研究以1946年Reissner等人对剪力滞效应的早期工作为基础，进一步发展了理论分析方法。通过分析剪力滞效应对压杆临界荷载的影响，研究人员发现，对于薄壁压杆，翼缘的剪力滞后变形不能忽视。他们采用势能法和位移变分原理，推导出更精确的临界荷载表达式，从而能够更准确地预测压杆的稳定性。 具体来说，研究指出翼缘惯性矩与全截面惯性矩的比值和跨宽比是影响临界荷载的关键因素。较大的跨宽比会导致更大的剪力滞效应，进而降低压杆的临界荷载值。因此，在设计和分析这类结构时，需要对这些参数进行细致的考虑，以避免过度依赖欧拉公式而导致设计错误。 此外，文献中还提及其他研究者如张永健、吴秀水、辛克贵、姜美兰和文颖、曾庆元等人在薄壁杆件稳定性方面的贡献，他们的工作涵盖了不同边界条件下的薄壁梁屈曲荷载分析，以及考虑剪应变影响的有限元方法，为理解剪力滞效应提供了更多角度的理论支持。 对于薄壁压杆的稳定性分析，不仅要考虑几何非线性，还需要考虑材料非线性，尤其是剪力滞效应的影响。这项研究提供了重要的理论工具和分析框架，对于改进工程实践中压杆稳定性计算的精确度具有实际意义。