基于彈塑性力學理論和ABAQUS分析薄板結構雙向張拉狀態下彈性階段的研究

(1.中國民航大學機場學院　天津　300300；2.中鐵北京工程局集團有限公司機場工程分公司　北京　100000)

一、引言

巖土工程與環境工程中使用的構件多數受力情況為受壓和彎拉，雙向張拉的薄板結構使用較少，張力膜結構和殼體結構的部分受力構件屬于雙向張拉。出于雙向張拉薄板結構的使用工程類型偏少，對應的研究少之又少。在雙向張拉薄板結構中，邊角處是連接其他構件的常用位置，通過本文的研究此處又是形變峰值的出現點，因此薄板結構的邊角處材料應得到加強，對工程實踐具有指導意義。

二、問題描述與理論推導

圖1　混凝土薄板

(1)

(2)

由于應力已知，用應力法分別求出應變和位移，平面應力問題中的物理方程(3)：

(3)

由幾何方程(4)得出薄板雙向位移表達式(5)：

因為結構對稱，荷載對稱，所以位移也是對稱的，即：u(x=0,y)=-u(x=a,y),v(x,y=0)=-v(x,y=b)。帶入薄板雙向位移表達式(5)求出f(y)=-0.5εxa,f(x)=-0.5εyb,因此，雙向張拉的薄板結構兩個方向的形變分別為：

矢量和的絕對值就是薄板任意點處的位移大小，用W表示，

(6)

三、ABAQUS具體參數的確定

為了直觀的看到薄板的變化形態同時可以與彈塑性力學理論求解的數據作比較，令ABAQUS模型參數如下表。

表1　薄板的物理和力學參數

四、計算結果分析

圖2　薄板各點處的位移值大小

圖3　四分之一薄板位移云圖