[發(fā)明專利]一種網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810082444.2
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108304642B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任少飛;張阿漫;李彤;宋瑩;王詩平
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發(fā)明提供了一種網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效方法，屬于結(jié)構(gòu)力學中結(jié)構(gòu)動力屈曲與結(jié)構(gòu)靜力屈曲領(lǐng)域，包括：(1)網(wǎng)格加筋圓柱殼動力及靜力屈曲參數(shù)化建模和計算，得到屈曲模態(tài)、臨界載荷和載荷剩余系數(shù)。(2)靜力屈曲模態(tài)與動力屈曲模態(tài)相似度計算。(3)與動力屈曲模態(tài)匹配度最高的靜力屈曲模態(tài)智能搜索算法。(4)與動力屈曲模態(tài)和載荷剩余系數(shù)一致的等效靜力載荷計算方法。本發(fā)明提供的網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效方法可根據(jù)動力屈曲模態(tài)和載荷剩余系數(shù)一致確定等效的靜力載荷，該載荷可在動力屈曲實驗條件限制的情況下指導(dǎo)開展相關(guān)靜力屈曲實驗，降低實驗成本和實驗條件要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效方法，屬于結(jié)構(gòu)力學中結(jié)構(gòu)動力屈曲與結(jié)構(gòu)靜力屈曲領(lǐng)域，具體涉及的是網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效。

背景技術(shù)

動力向靜力等效最早在20世紀80年代被運用在地震載荷作用下土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化中。在工程上常用的確定靜力載荷的方法是將系統(tǒng)的質(zhì)量乘以一個參考加速度得到所需要的載荷。Haftka和Gurdal在其著作《Elements ofStructural Optimization》中對靜力載荷乘以一個動力系數(shù)代替動力載荷來進行載荷優(yōu)化，結(jié)果表明這種動力向靜力等效思想是可取的。動力向靜力的等效和載荷確定問題有緊密的聯(lián)系，研究者經(jīng)常需要從觀察到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)推出結(jié)構(gòu)所受的載荷。然而這種問題具有不定性，實際上結(jié)構(gòu)的響應(yīng)是連續(xù)的，而在計算時只能定義有限個數(shù)節(jié)點響應(yīng)，這就導(dǎo)致等效載荷不穩(wěn)定。所以為了找到確定的解，經(jīng)常需要對載荷進行假設(shè)，比如假設(shè)載荷空間分布形式或者載荷加載位置。Choi和Park提出了等效靜力載荷方法(equivalent static load，簡稱ESL)，用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，但是該靜力等效方法中等效靜力載荷只是用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化，等效靜力只是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中間變量，并沒有實際的意義，很難用于指導(dǎo)靜力實驗。

結(jié)構(gòu)一旦受到動力沖擊載荷作用，存在著動力屈曲問題。與靜力屈曲問題相比，動力載荷時間參數(shù)的引入導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動力屈曲問題復(fù)雜化。但是受到實驗條件和實驗經(jīng)費的影響，很難對結(jié)構(gòu)尤其是大型結(jié)構(gòu)開展動力載荷實驗考核，這極大的限制了對動力屈曲造成的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和破壞的預(yù)報能力。靜力實驗簡單易行，花費的人力物力較少，但是現(xiàn)階段缺乏一種將動力載荷向靜力載荷等效方法。因此有必要提出動力屈曲向靜力屈曲等效方法，該方法可以指導(dǎo)開展等效靜力屈曲實驗，并對動力屈曲模態(tài)和臨界載荷進行預(yù)報，減少成本大、要求高的動力屈曲實驗，而已有的動力向靜力等效方法只是用于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并沒有涉及屈曲問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效方法，目的在于將網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效，并指導(dǎo)開展等效靜力屈曲實驗，從而減少成本大、要求高的動力屈曲實驗。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種網(wǎng)格加筋圓柱殼動力屈曲向靜力屈曲等效方法，包括以下步驟：

1、對網(wǎng)格加筋圓柱殼加載隨時間變化的動力載荷P_動(t)。將P_動(t)分解為其中為載荷幅值，f_動(t)為進行歸一化載荷函數(shù)，幅值為1。

2、對網(wǎng)格加筋圓柱殼施加隨時間變化規(guī)律為f_動(t)、不同載荷幅值A(chǔ)_動的動載荷，計算得到動力屈曲臨界載荷為動力屈曲模態(tài)以及動力載荷剩余系數(shù)提取出圓柱殼蒙皮的節(jié)點位移矩陣M_動。

3、根據(jù)動力屈曲模態(tài)對等效靜力屈曲載荷分布形式f_靜進行空間分布約束，f_靜表征靜力載荷的空間變化，最大值為1，計算不同載荷分布形式f_靜下網(wǎng)格加筋圓柱殼靜力屈曲臨界載荷幅值得到靜力屈曲臨界載荷靜力屈曲模態(tài)

4、提取圓柱殼蒙皮節(jié)點位移矩陣M_靜，基于公式計算靜力屈曲模態(tài)和動力屈曲模態(tài)的相似程度η，e為歐拉數(shù)，m和n為矩陣M_動和M_靜的行號與列號。