基于承载力拟合的钢拱不利几何缺陷分析

摘要

几何缺陷会显著降低钢拱结构的稳定承载能力.为合理确定钢拱不利几何缺陷,本文采用基于子空间划分的多响应面方法对承载力函数进行了拟合,然后根据函数极值的拉格朗日乘子法求解承载力最低时的几何缺陷分布.以两铰圆弧钢拱结构为例,考虑荷载比、偏差节点数量等参数的变化,对比了上述不利缺陷确定法和一致缺陷法的承载力分析效果.结果表明:基于子空间的多响应面方法拟合承载力函数的精度较高,承载力预测值与有限元分析结果较为接近;采用对承载力拟合函数求极值的方法得到的几何缺陷对承载力更为不利,在参数分析范围内其对应的ANSYS有限元承载力较一致缺陷法平均偏低约10％;在参数分析范围内,随着偏差节点数量增多,基于承载力拟合的不利缺陷分布与一致缺陷分布的差别进一步增大,且基于承载力拟合的不利缺陷分布对应的节点正负偏差的波动性更为明显.