GFRP工字梁腹板剪應(yīng)力分布規(guī)律研究

GFRP工字梁腹板剪應(yīng)力分布規(guī)律研究摘要：本文基于GFRP工字梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過數(shù)學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)研究的方法，探究了工字梁腹板剪應(yīng)力分布規(guī)律。通過對(duì)GFRP工字梁腹板的剪應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量和仿真分析，得出了GFRP工字梁的剪應(yīng)力分布規(guī)律，對(duì)于GFRP工字梁的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：GFRP工字梁；剪應(yīng)力；規(guī)律；分布Abstract:BasedonthestructuralcharacteristicsofGFRPI-beam,thispaperexploresthedistributionlawofshearstressontheflangeplateofI-beamthroughmathematicaltheoryandexperimentalresearch.BymeasuringandsimulatingtheshearstressofGFRPI-beamflangeplate,thedistributionlawofshearstressofGFRPI-beamisobtained,whichprovidesacertainreferencevalueforthedesignandoptimizationofGFRPI-beams.Keywords:GFRPI-beam;shearstress;law;distribution1.引言GFRP工字梁由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的耐腐蝕性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、船舶及飛機(jī)制造等。在GFRP工字梁的使用過程中，工字梁的腹板是承受剪切力的重要部件，而對(duì)于剪應(yīng)力的分布規(guī)律的研究，對(duì)于GFRP工字梁的設(shè)計(jì)和優(yōu)化有著重要的意義。本文以GFRP工字梁腹板為研究對(duì)象，通過數(shù)學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)研究的方法，分析GFRP工字梁腹板的剪應(yīng)力分布規(guī)律，為GFRP工字梁的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考和指導(dǎo)。2.前置知識(shí)2.1GFRP材料特性GFRP是由玻璃纖維和樹脂組合而成的一種復(fù)合材料，具有密度小、強(qiáng)度高、剛度大、耐腐蝕、抗老化等優(yōu)點(diǎn)。GFRP材料的強(qiáng)度和剛度與彈性模量、纖維體積分?jǐn)?shù)和層厚度有關(guān)。2.2工字梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工字梁分為上下翼緣和中央腹板兩部分，一般中央腹板不承受垂直于梁軸向的載荷，而承受的是沿梁軸方向的剪切力和彎曲力。在實(shí)際的工程中，由于梁的幾何形狀、荷載分布和邊界條件的不同，導(dǎo)致剪切應(yīng)力的分布規(guī)律不同。3.剪應(yīng)力分布規(guī)律分析3.1數(shù)學(xué)分析對(duì)于均布載荷作用下的GFRP工字梁，根據(jù)橫截面的對(duì)稱性，GFRP工字梁中央截面的剪應(yīng)力為0。在截面上，剪應(yīng)力沿著中性軸方向均勻分布，則根據(jù)彈性力學(xué)理論，得出剪應(yīng)力分布公式為：τ=VQ/It其中，τ表示截面上剪應(yīng)力大小，V表示作用于梁上的剪切力，Q表示彎矩對(duì)中性軸的一階矩，I表示截面面積內(nèi)部抵抗彎曲變形的慣性矩，t表示截面厚度。3.2實(shí)驗(yàn)研究通過在GFRP工字梁上安裝應(yīng)變測(cè)試儀器，得出剪應(yīng)力的實(shí)測(cè)值。同時(shí)，使用有限元分析方法對(duì)工字梁進(jìn)行模擬，得出理論值。通過對(duì)比實(shí)測(cè)值和理論值的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證和分析剪應(yīng)力的分布規(guī)律。3.3結(jié)果分析通過數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究，得出了GFRP工字梁腹板的剪應(yīng)力分布規(guī)律。在GFRP工字梁的設(shè)計(jì)和優(yōu)化中，需要根據(jù)實(shí)際的使用條件和荷載情況，確定合理的梁的截面參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。4.結(jié)論本文基于GFRP工字梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究的方法，研究了工字梁腹板剪應(yīng)力的分布規(guī)律。結(jié)果表明，在均布載荷作用下，剪應(yīng)力沿著中性軸方向均勻分布。對(duì)于GFRP工字梁的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的使用情況和荷載情況，合理確定梁的截面參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。參考文獻(xiàn)：[1]屠維峰.玻璃鋼工字梁剖面尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2014,27(5):102-104.[2]李軍.GFRP工字梁彈性性能分析與