伸缩臂结构超级单元建模及失稳荷载快速搜索方法

摘要

流动式起重机伸缩臂是典型的嵌套式细长结构,传统等效阶梯梁模型无法正确反映臂节间的约束关系;常用的壳单元模型需建立大量的单元和接触对,影响计算效率和收敛性.结合伸缩臂结构的特点,选择反映截面形状的特征点作为节点,沿臂节纵向划分若干梁单元.以相邻臂节间接触截面节点作为边界点划分子结构,建立随子结构运动的随动坐标系,通过内部自由度凝聚至边界点,获得几何非线性超级单元.考虑内外层臂节间更符合实际机械设备的嵌套式约束关系以及常见的边界条件,给出相应的力学约束模型.得到含荷载参数的结构非线性平衡方程以及相应的切线刚度阵,采用非线性平衡方程的微分形式得到伸缩臂结构的变形平衡路径和失稳荷载.流动式起重机伸缩臂结构数值算例分析表明了方法的有效性及准确性.