申请/专利权人：国网河南省电力公司电力科学研究院;重庆科技学院

申请日：2023-11-10

公开（公告）日：2024-01-16

公开（公告）号：CN117408117A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17;G06F17/11;G06F119/14;G06F111/04;G06F111/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.02.02#实质审查的生效;2024.01.16#公开

摘要：本发明公开了一种符合刚体准则的角钢柱大变形分析方法，涉及材料变形分析领域，包括如下步骤：S1：将角钢柱沿长度方向划分若干个等长的角钢柱单元，分别建立角钢柱单元的单元形心坐标系；S2：建立单元弹性刚度矩阵；S3：基于UL列式建立单元增量虚功方程；并根据单元增量虚功方程和单元弹性刚度矩阵得到单元几何刚度矩阵；S4：将单元几何刚度矩阵整合得到角钢柱总几何刚度矩阵，并根据总几何刚度矩阵建立得到角钢柱的刚度增量平衡方程；采用增量‑迭代法根据刚度增量平衡方程对角钢柱进行几何非线性大变形分析。本发明能够精确模拟得到角钢柱受力情况。与现有技术相比，本分析方法具有精确度高、计算量低的优点。

主权项：1.一种符合刚体准则的角钢柱大变形分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将角钢柱沿长度方向划分若干个等长的角钢柱单元，分别建立角钢柱单元的单元形心坐标系；定义角钢柱单元无外力时为C0态，角钢柱单元受外力极限平衡时为C1态，角钢柱单元受外力变形时为C2态；以C1态角钢柱单元一端端面的形心C作为坐标轴原点建立x-y-z坐标系，x轴为角钢柱单元的形心轴，y轴与角钢柱单元其中一肢边的截面长度方向平行，z轴与y轴位于同一截面上，且z轴与y轴垂直；则角钢柱单元剪心T坐标为ax,ay,az，拟定角钢柱单元上任意一点N的坐标为x,y,z；S2：建立单元弹性刚度矩阵： 其中，第一刚度子矩阵第二刚度子矩阵第三刚度子矩阵第四刚度子矩阵E为角钢柱单元的弹性模量；G为角钢柱单元的刚性模量；A为角钢柱单元截面面积；Iz为角钢柱单元截面对z轴的轴惯性距，且Iz＝∫Ay2dA；Iy为角钢柱单元截面对y轴的轴惯性距，且Iy＝∫Az2dA；J为截面圣维南扭转惯性矩，且J＝∫A[z-az2+y-ay2]dA；L为角钢柱单元的长度；S3：基于UL列式建立单元增量虚功方程；并根据单元增量虚功方程和单元弹性刚度矩阵得到单元几何刚度矩阵[kg]；S4：将单元几何刚度矩阵和单元弹性刚度矩阵组装得到角钢柱单元刚度矩阵[k]，对所有的角钢柱单元刚度矩阵[k]进行整合，得到集总刚度矩阵[K]；根据集总刚度矩阵[K]建立得到角钢柱的刚度增量平衡方程[K]{ΔU}＝{2P}-{1P}；其中，{ΔU}为角钢柱的位移增量；{1P}为C1态时作用在角钢柱上的外荷载；{2P}为C2态时作用在角钢柱上的外荷载；采用增量-迭代法根据刚度增量平衡方程对角钢柱进行几何非线性大变形分析。

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