基于牛顿迭代算法的大型有面外支撑杆X撑结构的屈曲分析

摘要

该文从理论分析和数值计算的角度研究了一种有面外支撑的X支撑系统的稳定性问题,提出了一种简单高效的计算方法,这种X支撑的两条支撑对角线的交点处连接了一个面外撑杆。考虑有面外撑杆的非对称交叉支撑体系在一般情况下的弹性屈曲,即不同长度、截面和载荷的连续对角,面外撑杆与X支撑平面可以有不同角度,并且X支撑的交叉点不固定在跨中。建立了两端固接的双跨受压杆件跨中任意线弹性的特征值矩阵,利用迭代算法进行屈曲载荷计算,详述了新型X支撑系统的屈曲荷载理论计算方法。推导了两端固接的双跨受拉(压)杆件跨中任意位置处的转动刚度计算公式,并通过数值计算讨论了不同受力形式转动刚度对X支撑的屈曲长度系数的影响,阐释了在实际结构中转动刚度对屈曲载荷的影响可忽略。进行比例加载屈曲分析,分析的目的是建立受压杆件的有效长度因子与压缩杆件和拉伸杆件的力比之间的关系。得到了任意位置处的非对称交叉支撑系统有效长度因子的数值解,并通过已有文献的退化结果验证了其有效性。结合工程实际,给出了屈曲长度系数的理论推荐值。