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第57卷 第2期 中山大学学报 (自然科学版) Vol57 No2
2018年 3月 ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI Mar 2018
DOI:1013471/jcnkiactasnus201802012
初始缺陷圆弧拱面内非线性失稳实验研究
尹宸哲,禹奇才,刘爱荣,卢汉文,张骏峰
(广州大学—淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东广州510006)
摘 要:针对几何缺陷圆弧拱的面内非线性弹性失稳,利用自行设计的位移加载装置进行了实验研究,实时测
量了圆弧拱在加载全过程的力-位移曲线,并跟踪了圆弧拱的实时变形情况和失稳模态,获得了圆弧拱的失稳
平衡路径、缺陷圆弧拱的失稳上极值点和下极值点。将实验结果与理想状态拱的有限元数值计算结果进行了比
较,揭示了圆弧拱矢跨比、初始几何缺陷对拱失稳极值点和失稳模态的影响。研究表明:1)初始几何缺陷影响
了拱的荷载位移曲线,使得上极值点和下极值点偏离了理想曲线;2)初始几何缺陷使得圆弧拱在不稳定平衡路
径中呈现出反对称变形趋势;3)随着矢跨比的增加,圆弧拱的前屈曲失稳临界荷载逐渐增大,结构的承载能力
随之提高;4)初始几何缺陷对拱的前屈曲失稳模态的影响较后屈曲失稳模态大。
关键词:圆弧拱;缺陷;面内失稳;非线性;集中力
中图分类号:TU317 文献标志码:A 文章编号:0529-6579(2018)02-0087-07
Theexperimentalstudyonnonlinearinplaneinstability
ofcirculararcheswithinitialdefects
YINChenzhe,YUQicai,LIUAirong,LUHanwen,ZHANGJunfeng
(GuangzhouUniversityTamkangUniversityJointResearchCenterforEngineeringStructure
DisasterPreventionandControl,Guangzhou510006,China)
Abstract:Accordingtotheinplanenonlinearelasticinstabilityofcirculararchwithinitialgeometrical
defects,thedisplacementloadingdeviceisdesignedtomeasurerealtimeloadingdisplacementcurvesin
theloadingprocess.Andtheactualdeformationsandunstablemodesofcirculararcharetracked,fur
ther,thebucklingequilibriumpathofcircularisobtained,bywhichtheupandlowerinstabilitylimit
pointsarecaptured.BycomparingthemeasurementresultswiththeFEAresults,itcanberevealedthat
howthespanratioandthedefectsofarchinfluencetheinstabilitylimitpointsandunstablemode.Itis
showedthat:1)Theinitialgeometricdefectswillinfluencetheloaddisplacementcurvesofthearch,
whichmakestheupperandlowerlimitstabilitypointsdeviatefromtheidealcurves;2)Duetotheinitial
geometr
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