波纹腹板结构与力学分析.ppt

* 普通H型钢和“波纹H型钢”对比 平腹板H型钢 波纹腹板H型钢 A1=(200*10*2)+(450*6)=6700mm2 A2=(200*10*2)+(500*2)=5000mm2 节省：A1-A2=1700mm2 节省比率：1700/6700=26% 经济性不言而喻 A1=(250*12*2)+(900*10)=15000mm2 A2=(250*12*2)+(1000*3)=8000mm2 节省：A1-A2=7000mm2 节省比率：7000/15000=47% 经济性不言而喻 平腹板H型钢 波纹腹板H型钢 制造成本 制造成本比平腹板H型钢增加10%，但综合节约造价20%。 应用于厂房和物流仓库 创造更大空间 节省30%主梁用钢 可简化为： 一般为 的1/600~1/1000 ，低弹性模量使波纹钢腹板基本上不具有抗弯能力，实际设计中，一般忽略波纹钢腹板的抗弯能力。 钢板沿轴向的实际弹性模量是很低的，实际分析时可以用等效弹性模量来代替。 波纹钢腹板的弹性模量 1 波纹钢腹板梁的受力特点 波纹钢腹板梁腹板上的纵向应力基本为零，纵向应力基本上由翼缘承担，而剪力则主要由波纹腹板承担。 三、波纹板及波纹腹板钢梁试验 2 梯形波纹钢腹板的抗剪行为研究 由于主梁的剪力完全由腹板承担，因此波纹钢腹板梁的抗剪计算可以通过对波纹钢腹板的剪应力强度校核来进行。计算中首先要确保在极限荷载作用下腹板上的剪应力不超过材料的剪切屈服荷载。梯形波纹钢腹板的剪切屈曲有三种模式，即局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲。 (a)局部屈曲 (b)整体屈曲 (c)合成屈曲 3 梯形波纹钢板的抗剪试验研究 波纹钢腹板轴心压屈试验中选取3块波纹钢板，编号分别为SCW1、SCW2和SCW3。 ◇ 3.1 试验概况 ◇ 3.2 截面尺寸设计 截面尺寸设计时，考虑到弯折波纹钢板的数控机床的加工能力，波纹钢板的厚度不能取得太厚，因此将波纹钢板厚度取为1mm。 ◇3.2.1 波纹钢板的尺寸设计 b/2 b/2 d b d nb+nd H l 波纹钢板立面示意图 波纹钢板基本参数 880 750 36 33.7 20 30 80 SCW3 800 750 36 33.7 20 30 50 SCW2 1350 300 125 36.9 75 100 125 SCW1 /mm /mm /mm /° /mm /mm /mm 序号 ◇3.2.2 波纹钢板的试验分析 波纹钢板SCW1达到临界状态时，边缘处上半部挠度最大值为3.46mm，下半部最大值为2.05mm，跨中截面上半部挠度最大值为0.84mm，下半部最大值为1.34mm。 50 100 150 200 250 300 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 挠度/mm 5kN 30kN 85kN 96kN 图3-9 波纹钢板SCW1边缘变形图 50 100 150 200 250 300 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 挠度/mm 5kN 30kN 85kN 96kN 图3-10 波纹钢板SCW1跨中变形图 50 100 150 200 250 300 -150 -100 -50 0 50 100 150 应力/MPa 5kN 30kN 85kN 98kN 从图3-11可看出，在荷载很小时，应力很小，而随着荷载的增加，同一高度处的应力在增大。沿截面的高度，应力的变化是先减小，后又反向增加，最后又减小。应力的分布和变化情况与四边简支的单板在单向均匀受压情况相似。 图3-11 波纹钢板SCW1边缘应力变化曲线 波纹钢板SCW2达到临界状态时，钢板边缘处最大挠度达到9.88mm，跨中截面处最大挠度达到了3.50mm。SCW2边缘和跨中截面的变形沿截面高度变化曲线如图3-14和图3-15所示。 挠度/mm 250 500 750 0 2 4 6 8 10 12 10kN 30kN 92kN 图3-14 波纹钢板SCW2边缘变形图 10kN 30kN 92kN 250 500 750 0 1 2 3 4 挠度/mm 图3-15 波纹钢板SCW2跨中变形图 从图3-14和3-15可以看出，SCW2边缘和跨中截面处的钢板均整体向一个方向侧挠，由此可以确定波纹钢板SCW2的屈曲表现为整体屈曲。 SCW2的最大应力位于钢板的边缘处，最大值达到了101.18Mpa。 250 500 750 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 应力/MPa 10kN 30kN 92kN 图3-16 波纹钢板