[发明专利]双帽型截面薄壁梁弯曲特性的简化分析方法

权利要求书

1.一种双帽型截面薄壁梁弯曲特性的简化分析方法，包括以下步骤：

(1)将双帽型截面薄壁梁的弯曲变形区分为凹陷部分和凸起部分；

(2)计算凹陷部分的局部弯曲特性；

(3)计算凸起部分的局部弯曲特性；

(4)将凹陷部分和凸起部分进行组装，计算双帽型薄壁梁整体弯曲特性。

2.根据权利要求1所述的双帽型截面薄壁梁弯曲特性的简化分析方法，其特征在于所述的步骤(2)包括塑性铰线分类、计算塑性铰线长度、计算塑性铰线的相对转角、计算沿各条塑性铰线耗散的能量，具体为：

设简化模型的截面几何参数为a、b和f，在弯曲过程中，塑性转角为θ，弯曲区域长度为2h，且其值等于a和b中的较小者；

设所有的塑性变形都发生在塑性铰线上，且塑性铰线可分为两种类型：固定塑性铰线和移动塑性铰线，固定塑性铰线包括EX、GY、EB、GB、BZ、BA、FC、HC、CV、CJ、GK、NH、HU、WF、EL、FM、NM、NK、ML和LK，其中AB和CJ的长度随塑性转角θ变化；移动塑性铰线包括AG、AE、AL、AK、JF、JM、JH、JN；

因此沿任意塑性铰线耗散的能量W_i可表示为

W_i＝l_i·M₀·ω_i

式中，l_i为塑性铰线的长度，M₀为发生塑性弯曲时的单位弯矩，它是由结构几何尺寸和材料属性决定的，M₀＝σ₀t²/4，σ₀为流变应力，t是薄壁梁的壁厚，ω_i为沿对应的塑性铰线产生的相对转角；

综上，凹陷部分结构吸收的总能量为

其中n为耗散能量的塑性铰线的条数；

弯矩与塑性转角的关系为

式中Δθ为塑性转角的微小增量。

3.根据权利要求1所述的双帽型截面薄壁梁弯曲特性的简化分析方法，其特征在于所述的步骤(3)包括塑性铰线分类、计算塑性铰线长度、计算塑性铰线的相对转角、计算沿各条塑性铰线耗散的能量，具体为：

设所有的塑性变形都发生在塑性铰线上，简化模型的截面几何参数与凹陷部分的截面几何参数同为a、b和f；

忽略GG′、EE′、FF′、HH′、GB、BE、HC和CF上吸收的能量；

在该模型中需要研究的塑性铰线有：固定塑性铰线，包括GY、EX、BZ、G′B′、B′E′、G′B、E′B、A′B′、UH、VC、WF、H′C′、C′F′、H′C、F′C、J′C′、C′B′、H′G′和F′E′，其中A′B′、J′C′、G′B、E′B、H′C和F′C的长度在弯曲过程中随塑性转角θ的增大而变化；移动塑性铰线，包括A′G′、A′E′、A′B、J′C、J′H′和J′F′；

沿凸起部分的各条塑性铰线耗散的能量W_凸(θ)、弯矩与塑性转角的关系M_凸(θ)的计算方法与凹陷部分的计算方法一致。

4.根据权利要求1所述的双帽型截面薄壁梁弯曲特性的简化分析方法，其特征在于所述的步骤(4)包括凸凹部件的组装、建立整体能量表达式、得到弯矩和塑性转角之间的关系，具体为：

将凹陷和凸起两部分的简化模型进行组装，得到双帽型薄壁梁整体的模型；

在弯曲过程中，双帽型薄壁梁上吸收的能量为

W(θ)＝W_凹(θ)+W_凸(θ)

在弯曲过程中，弯矩与塑性转角的关系为

M(θ)=ddθM(θ)≈M(θ+Δθ)-M(θ)Δθ]]>

式中，Δθ为塑性转角的微小增量。