[發(fā)明專利]一種彈塑性屈曲承載力計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910596944.2
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110287637B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明;谷任奇;潘毅
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

1.一種彈塑性屈曲承載力計(jì)算方法，其特征在于，包括：

S1、對在受力荷載狀況下的桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行線彈性分析，根據(jù)線彈性分析結(jié)果將受壓區(qū)中桿件的應(yīng)力絕對值σ_b最大的桿件確定為桁架結(jié)構(gòu)在該荷載狀況下的最不利桿件；同時(shí)，定義該荷載狀況下荷載向量{P}為參考荷載P，最不利桿件在參考荷載作用下的軸向力為N₀；

S2、根據(jù)最不利桿件的線彈性剛度矩陣[K_r]、幾何剛度矩陣[S]以及方程|([K_r]-[S])·{Δ}＝0、[S]＝P_le·[s]和|[K_r]-P_le·[s]|＝0，其中，{Δ}為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件在其線彈性屈曲承載力作用下的位移向量，計(jì)算并得到桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件線彈性屈曲承載力P_le；并根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件線彈性屈曲承載力P_le，最不利桿件屈服承載力N_y，確定最不利桿件彈塑性屈曲承載力P_{cr_R}；

S3、根據(jù)所述桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件彈塑性屈曲承載力P_{cr_R}以及最不利桿件在參考荷載P作用下的軸向力為N₀，計(jì)算得到桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力P_cr，P_cr＝P·P_{cr_R}/N₀；

S4、采用有限元軟件Abaqus中的特征值屈曲分析方法計(jì)算桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力或采用有限元軟件Abaqus中的Riks分析方法計(jì)算桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力，將得到的桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力結(jié)果與計(jì)算所得的桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力結(jié)果進(jìn)行對比分析，以驗(yàn)證計(jì)算所得桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力的正確性和可行性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈塑性屈曲承載力計(jì)算方法，其特征在于，所述S1中確定桁架結(jié)構(gòu)在該荷載狀況下的最不利桿件的方法為：

計(jì)算桁架結(jié)構(gòu)在該荷載狀況下的荷載向量{P}：

[K]{D}＝{P}

其中，[K]為桁架結(jié)構(gòu)線彈性剛度矩陣，{D}為桁架結(jié)構(gòu)在荷載向量{P}作用下桁架結(jié)構(gòu)的位移向量；

對在受力荷載狀況下的桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行線彈性分析，得到桁架結(jié)構(gòu)各桿件在該荷載狀況下的應(yīng)力狀態(tài)：

其中，N_i為桁架結(jié)構(gòu)受壓區(qū)第i根桿件的軸向力，A_i為桁架結(jié)構(gòu)受壓區(qū)第i根桿件的橫截面面積，計(jì)算得到桁架結(jié)構(gòu)受壓區(qū)中桿件的應(yīng)力絕對值σ_b最大的桿件即為該桁架結(jié)構(gòu)在該荷載狀況下的最不利桿件；同時(shí)，定義最不利桿件在該荷載狀況下的軸向力為N₀，荷載向量{P}為參考荷載P。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈塑性屈曲承載力計(jì)算方法，其特征在于，所述S2中計(jì)算得到最不利桿件線彈性屈曲承載力的方法為：

([K_r]-[S])·{Δ}＝0

[S]＝P_le·[s]

|[K_r]-P_le·[s]|＝0

其中，[K_r]為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件的線彈性剛度矩陣，[S]為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件在線彈性屈曲承載力作用下的幾何剛度矩陣，P_le為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件的線彈性屈曲承載力，[s]為桿件單元的幾何剛度矩陣，{Δ}為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件在其線彈性屈曲承載力作用下的位移向量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈塑性屈曲承載力計(jì)算方法，其特征在于，所述S2中計(jì)算得到簡單桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件彈塑性屈曲承載力P_{cr_R}的方法為：

N_y＝f_y·A

其中，P_le為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件線彈性屈曲承載力，N_y為桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件的屈服承載力，Λ為最不利桿件的廣義長細(xì)比，f_y為最不利桿件材料的屈服應(yīng)力，A為最不利桿件的橫截面面積。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈塑性屈曲承載力計(jì)算方法，其特征在于，所述S3中計(jì)算得到桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力的方法為：

根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)最不利桿件的屈曲承載力P_{cr_R}、桁架結(jié)構(gòu)彈塑性屈曲承載力的比例因子和桁架結(jié)構(gòu)的參考荷載，計(jì)算得到桁架結(jié)構(gòu)的彈塑性屈曲承載力P_cr：

P_cr＝λ·P

λ＝P_{cr_R}/N₀

其中，λ為桁架結(jié)構(gòu)彈塑性屈曲承載力的比例因子，P為桁架結(jié)構(gòu)的參考荷載。