D0L:10.13374/.issn1001-053x.2012.11.020 第34卷第11期 北京科技大学学报 Vol.34 No.11 2012年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2012 抗弯刚度比对加劲板屈曲性能的影响 武晓东宋 波 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:songbo@ces.ustb.cdu.cn 摘要以一大型薄壁钢结构的加劲板为研究对象，采用有限元方法，考虑了13种不同的刚度比、多种不同的加劲肋布置方 式以及边界条件等因素，分析了加劲板线性屈曲和非线性屈曲性能.抗弯刚度比对加劲板的屈曲性能影响显著，加劲板最佳 抗弯刚度比将其线性屈曲模态划分为整体屈曲和局部屈曲，其值为10~20.加劲板非线性屈曲荷载随抗弯刚度比增大而提 高.另外，在加载方向增加加劲肋布置可以提高加劲板局部屈曲荷载，在非加载方向增加加劲肋布置对加劲板的局部屈曲性 能影响较小 关键词钢结构：加劲板；刚度：屈曲：有限元法 分类号TU375.4 Influence of flexural stiffness ratio on the buckling behavior of a stiffened plate WU Xiao--dong,SONG Bo☒ School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:songbo@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT With the consideration of 13 different stiffness ratios,different stiffener arrangements and boundary conditions,the line- ar buckling and non-linear buckling behaviors of a stiffened plate with large-scale thin-walled steel structure were investigated using a finite element method.It is found that the effect of flexural stiffness ratio on the buckling performance of the stiffened plate is signifi- cant.At the critical stiffness ratio,which is ranging from 10 to 20,the buckling modes of the stiffened plate are divided into two main types,overall buckling and local buckling.The non-linear buckling load increases with the flexural stiffness ratio of the stiffened plate increasing.The increment of stiffeners in the loading direction can increase the local buckling load of the stiffened plate:however the increase of stiffeners in the non-oading direction has little effect on the local buckling behavior of the stiffened plate. KEY WORDS steel structures:stiffened plates:stiffness;buckling:finite element method 加劲板广泛应用于建筑结构中，其破坏一般是 压加劲板屈曲后强度的近似方法.Murray0基于材 由屈曲引起的.影响加劲板屈曲模态和屈曲荷载的 料刚塑性本构关系，应用弹性压杆模型导出了计算 因素众多，加劲肋和加劲板母板的抗弯刚度比是设 加劲板和非加劲板极限荷载的近似公式.陈远汉因 计中考虑的主要因素. 基于非线性弹性力学导出偏心正交加劲板大变形有 目前加劲板屈曲性能的研究主要通过建立近似 限元混合函数及其迭代方程.孙世基等采用半解 的数学模型进行，如正交异性板模型、弹性压杆模型 析有线条法，研究了纵向加劲板的稳定性问题 和有限元模型.Sherbourne等0应用正交异性板模 Ghavami等)对承受纵向轴压的27个加劲板试件 型推导了受压加劲板屈曲后强度表达式，并利用能 的屈曲、屈曲后行为进行了实验研究和ANSYS有限 量方法计算了加劲板屈曲后的刚度.Massonnet 元数值模拟，结果表明有限元分析和实验结果多数 等回在研究承受纵向纯弯曲箱梁受压翼缘的屈曲 是吻合的.Khedmati等图使用ADINA研究了加劲 强度时使用了正交异性板模型，提出了屈曲后强度 肋和面板焊接不连续的加劲板在承受面内纵向压力 公式.Home等国应用弹性压杆模型得到了计算受 时的极限强度和延性性能.Kumar等考虑初始缺 收稿日期：2011-10-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51078033,51178045)第 34 卷 第 11 期 2012 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 11 Nov． 2012 抗弯刚度比对加劲板屈曲性能的影响 武晓东 宋 波 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: songbo@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 以一大型薄壁钢结构的加劲板为研究对象，采用有限元方法，考虑了 13 种不同的刚度比、多种不同的加劲肋布置方 式以及边界条件等因素，分析了加劲板线性屈曲和非线性屈曲性能． 抗弯刚度比对加劲板的屈曲性能影响显著，加劲板最佳 抗弯刚度比将其线性屈曲模态划分为整体屈曲和局部屈曲，其值为 10 ～ 20． 加劲板非线性屈曲荷载随抗弯刚度比增大而提 高． 另外，在加载方向增加加劲肋布置可以提高加劲板局部屈曲荷载，在非加载方向增加加劲肋布置对加劲板的局部屈曲性 能影响较小． 关键词 钢结构; 加劲板; 刚度; 屈曲; 有限元法 分类号 TU375. 4 Influence of flexural stiffness ratio on the buckling behavior of a stiffened plate WU Xiao-dong，SONG Bo School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: songbo@ ces． ustb． edu． cn ABSTRACT With the consideration of 13 different stiffness ratios，different stiffener arrangements and boundary conditions，the line￾ar buckling and non-linear buckling behaviors of a stiffened plate with large-scale thin-walled steel structure were investigated using a finite element method． It is found that the effect of flexural stiffness ratio on the buckling performance of the stiffened plate is signifi￾cant． At the critical stiffness ratio，which is ranging from 10 to 20，the buckling modes of the stiffened plate are divided into two main types，overall buckling and local buckling． The non-linear buckling load increases with the flexural stiffness ratio of the stiffened plate increasing． The increment of stiffeners in the loading direction can increase the local buckling load of the stiffened plate; however the increase of stiffeners in the non-loading direction has little effect on the local buckling behavior of the stiffened plate． KEY WORDS steel structures; stiffened plates; stiffness; buckling; finite element method 收稿日期: 2011--10--17 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51078033，51178045) 加劲板广泛应用于建筑结构中，其破坏一般是 由屈曲引起的． 影响加劲板屈曲模态和屈曲荷载的 因素众多，加劲肋和加劲板母板的抗弯刚度比是设 计中考虑的主要因素． 目前加劲板屈曲性能的研究主要通过建立近似 的数学模型进行，如正交异性板模型、弹性压杆模型 和有限元模型． Sherbourne 等［1］应用正交异性板模 型推导了受压加劲板屈曲后强度表达式，并利用能 量方法计算了加劲板屈曲后的刚度． Massonnet 等［2］在研究承受纵向纯弯曲箱梁受压翼缘的屈曲 强度时使用了正交异性板模型，提出了屈曲后强度 公式． Horne 等［3］应用弹性压杆模型得到了计算受 压加劲板屈曲后强度的近似方法． Murray ［4］基于材 料刚塑性本构关系，应用弹性压杆模型导出了计算 加劲板和非加劲板极限荷载的近似公式． 陈远汉［5］ 基于非线性弹性力学导出偏心正交加劲板大变形有 限元混合函数及其迭代方程． 孙世基等［6］采用半解 析有 线 条 法，研究了纵向加劲板的稳定性问题． Ghavami 等［7］对承受纵向轴压的 27 个加劲板试件 的屈曲、屈曲后行为进行了实验研究和 ANSYS 有限 元数值模拟，结果表明有限元分析和实验结果多数 是吻合的． Khedmati 等［8］使用 ADINA 研究了加劲 肋和面板焊接不连续的加劲板在承受面内纵向压力 时的极限强度和延性性能． Kumar 等［9］考虑初始缺 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.11.020