瓦楞板全局应变极限研究.pdf

第40卷第6期
四川建筑科学研究
2014年12月
ichuan Building Sci
lence
瓦楞板全局应变极限研究
夏育颖,王骑,廖海黎,罗娩
(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;
2.四川省建筑科学研究院,四川成都610081)
摘要;瓦楞板在土木航空、航海工程中均得到广泛应用,而瓦楞结构的设计和优化则帯要变形极限作为设计约
束。基于周期均匀化理论,推导了瓦楞板局部应变和等效全局应变之间的关系并获得最大应变值;在此基础上,依
据最大应变判据,推导了不同载荷条件下的全局应变极限的分析解。本方法形式简约、精度高,且对任意波纹形状
均适用。最后,本文讨论了波纹几何参数对瓦楞板全局应变极限的影响。
关键词:瓦楞板;正交板;应变极限;最大应变判据
中图分类号:TU599;TU393
文献标志码:A
文章编号:1008-1933(2014)06-001-05
Global strain study for corrugated panels
XIA Yuying, WANG Qi, LLAO Haili, LUO Yan
(1. Civil Engineering School of Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
2. Sichuan Institute of Buiding Research, Chengdu 610081, China
Abstract: Corrugated panels have widely applications in civil, mechanical and aerospace engineering. The design and optimization of the
corrugated structures require the deformation limits as constraint conditions. The relationship between the local and global strains of the
equivalent models for corrugated panels is derived, and the maximum strain is obtained. Thus, from the maximum strain criterion, the
global strain limit is evaluated under different loading condi ions, which could be used for any corrugation shapes. The influence of the
geometric parameters of the corrugation shape is also investigated
Key words: corrugated panel; orthotropic plate; strain limit; maximum strain criterion
0引言
方法进行了探素,但是,这些方法均给予简单欧拉梁
模型,忽略了板的二维效应,因而精度不高。 Kress
瓦楞结构广泛应用于土木、航空、航海工程中,和 Winkler'?推导了针对圆弧波纹状的波纹板的等
如屋面、钢结构桥梁、幕墙等等。为降低计算量、便效刚度的高精度解析表达式,但该方法只能应用于
于和其他结构集成设计,瓦楞板可等效于经典正交圆弧波纹,不具有通用性。
各向异性板,其等效刚度可以用分析解或有限元方
瓦楞结构的设计和优化则需要变形极限作为设
法来计算。对于各项同性材料制成的瓦楞板,Br
计约束。然而,目前针对瓦楞板应变约束的研究非
souris和 Mcfarland2分别研究了其弯曲刚度和剪常少,仅有 Winker 7和Kres研究了层合瓦楞板的
切刚度; Samanta和 Mukhopadhyay-?对梯形波纹形变形极限,与他们之前的研究一样,该变形极限分析
状的瓦楞板的拉伸和弯曲刚度特性进行了静、动力也只能应用于圆弧波纹,对其他波纹形状不具备适
分析; Yokozeki等人用实验和解析两种方法研究用性。
了碳纤维环氧复合材料层合瓦楞板的力学特性;
本文推导了瓦楞板的全局应变和局部应变之问
Thil等人则在此基础上,比较了等效板的分析解的关系,并给出了瓦楞板的等效模型以及最大应变;
和实验结果。上述研究均对瓦楞板的等效刚度预测在此基础上,依据最大应变判据,推导了不同载荷条
件下的全局应变极限的分析解。最后,本文对波纹
几何参数对瓦楞板全局应变极限的影响进行了分
收稿日期:2013-1-12
作者简介:夏育颖(1981-),女,博土后,主要从事复合材料结构与
析
结构风工程研究。
基金项目:国家973科技项目(2013CB036300);国家自然科学基金
瓦楞板的等效刚度
项目(51308422,51308478);中央高校科研专项资金科技创新项目
(2682013CX041)
1.1等效正交板模型
E-mail:leonyyx(@gmail.com
瓦楞板的几何模型及相应的坐标系定义如图1