22第18章-屈曲分析-李立-資料下載頁
2025-06-25 05:27本頁面
【正文】 8300kN（圖1815）。圖1815線性屈曲模態(tài)及屈曲因子圖1814定義屈曲分析工況3）定義靜力非線性分析工況，計(jì)算三鉸拱在集中荷載作用時(shí)的大變形。點(diǎn)擊命令定義分析工況，在彈出的對話框中，分析工況類型選擇“Static”，分析類型為“非線性”，施加的荷載一欄仍然選擇荷載工況“p”，比例系數(shù)是對荷載值的調(diào)整，此處取一個(gè)較大的值20000。點(diǎn)擊非線性參數(shù)按鈕，勾選“P△和大位移”選項(xiàng)，即在運(yùn)算過程中考慮幾何非線性的影響。注意，SAP2000的大位移是指結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變形（平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)），但此時(shí)程序仍然假定所有的單元發(fā)生小應(yīng)變。因此，在建立模型時(shí)，對所有桿件都進(jìn)行了進(jìn)一步的剖分，保證每一單元內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動(dòng)較小。圖1816 定義靜力非線性工況本例中，定義了兩個(gè)靜力非線性工況NLSTAT1和NLSTAT2，分別采用荷載控制和位移控制兩種方式來施加荷載（圖817）。分析完成后，點(diǎn)擊命令顯示顯示繪圖函數(shù)，可以根據(jù)需要生成曲線。這里定義橫軸為拱頂?shù)奈灰疲ü绊斘灰蒲兀璟軸，故值為負(fù)），縱軸為Z方向的基底反力，由于基底反力與施加的集中荷載值平衡，故以此來間接反映集中荷載的變化。從而得到這兩個(gè)工況下的荷載－位移曲線。圖1818給出NLSTAT1工況下的荷載－位移曲線，可以看到隨著荷載的增大，拱頂位移增加（注意：位移值為負(fù)代表位移方向與Z軸正向相反），當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲時(shí)，其剛度矩陣出現(xiàn)奇異，計(jì)算結(jié)果不再收斂，此時(shí)荷載－位移曲線幾乎平行于橫軸，即荷載不再增加而位移無限增大。圖中集中荷載的最大值為6245kN。圖1819給出NLSTAT2工況下的荷載－位移曲線。在初始階段荷載值隨著拱頂位移的增大而增大，當(dāng)荷載增大到一定程度時(shí)，進(jìn)一步加大位移，荷載值反而減小并出現(xiàn)反號(hào)的情況。這表明此時(shí)結(jié)構(gòu)需要施加反方向的集中荷載才能維持平衡。整條曲線反映了位移逐步增加時(shí)，外荷載的變化規(guī)律。而工程師們所關(guān)心的屈曲荷載即曲線中的第一個(gè)峰值點(diǎn)，對應(yīng)的集中荷載大小約為6210kN。通過上述分析可知，非線性屈曲的臨界荷載約6200kN，遠(yuǎn)小于線性屈曲分析得到的臨界荷載18300kN。 圖1817 工況NLSTAT1（左）NLSTAT2（右）荷載施加控制圖1817 NLSTAT1工況下集中荷載－拱頂位移圖（單位：kN、m）圖1818 NLSTAT2工況下集中荷載－拱頂位移圖（單位：kN、m）
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