旋切板胶合木网壳的蠕变屈曲

论文摘要

作为一种重要的木质复合材料和工程木制品,旋切板胶合木（LVL）在荷载长期作用下的粘弹性蠕变特性十分突出。将其用于网壳结构时,网壳结构在长期荷载作用下粘弹性蠕变响应成为影响木网壳长期安全的重要因素。因此,开展对LVL网壳结构的蠕变屈曲失效现象的研究,具有理论意义和实用价值。本文针对Kiewitt-6（K6）型旋切板胶合木网壳瞬时屈曲进行了全过程分析研究,总结了其屈曲特点和屈曲规律。在此基础上,对K6型网壳进行了一定规模的参数分析,系统考察了矢跨比、杆件截面形状和尺寸、初始几何缺陷、支承条件、频数等参数对网壳瞬时屈曲的影响规律。通过对参数分析结果回归,拟合出了网壳瞬时屈曲荷载验算公式。采用广义Kelvin模型并结合材料的蠕变试验结果,建立了旋切板胶合木的蠕变本构关系方程。通过ABAQUS/Standard的用户子程序UMAT将所建立的蠕变本构关系方程导入有限元程序中,进而对网壳受长期荷载作用下的蠕变、蠕变屈曲等粘弹性响应进行有限元模拟,总结出了荷载水平对网壳蠕变屈曲的影响规律和网壳蠕变屈曲的特点。通过对蠕变屈曲参数分析的结果回归分析,提出了估计网壳蠕变屈曲时间的经验计算公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的背景
• 1.3 国内外在该方向的研究现状
• 1.3.1 板的蠕变屈曲
• 1.3.2 壳的蠕变屈曲
• 1.3.3 其他结构的蠕变屈曲
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 木材的蠕变及非线性有限元理论
• 2.1 概述
• 2.2 材料蠕变的基本理论
• 2.2.1 材料的粘弹性行为
• 2.2.2 木材蠕变的主要影响因素
• 2.2.3 木材的蠕变本构关系模型
• 2.3 蠕变屈曲的判断依据
• 2.4 非线性有限元基本理论
• 2.5 本章小结
• 第3章 Kiewitt-6 型LVL网壳的弹性屈曲
• 3.1 网壳弹性屈曲的分析方法
• 3.2 Kiewitt-6 型LVL网壳的屈曲特点
• 3.3 各因素对Kiewitt-6 型LVL网壳屈曲性能的影响
• 3.3.1 矩形截面杆件宽高比的影响
• 3.3.2 初始几何缺陷的影响
• 3.3.3 支承条件的影响
• 3.3.4 杆件截面尺寸的影响
• 3.4 K6 型木网壳均布荷载作用下的极限荷载验算公式
• 3.5 本章小结
• 第4章 Kiewitt-6 型LVL网壳的蠕变屈曲
• 4.1 概述
• 4.2 LVL蠕变本构模型的建立及其在ABAQUS中的实现
• 4.2.1 ABAQUS 用户材料子程序
• 4.2.2 蠕变本构模型
• 4.2.3 UMAT介绍
• 4.3 LVL网壳蠕变屈曲的有限元模拟
• 4.3.1 网壳的蠕变及蠕变屈曲
• 4.3.2 荷载水平对网壳蠕变屈曲的影响
• 4.4 各因素对网壳蠕变屈曲性能的影响
• 4.5 蠕变屈曲时间的估计
• 4.5.1 蠕变屈曲时间估计的经验公式
• 4.5.2 LVL网壳蠕变屈曲经验公式的验证
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢