[发明专利]充分考虑铁塔结构弹性形变的输电铁塔杆件应力计算方法

权利要求书

1.一种充分考虑铁塔结构弹性形变的输电铁塔杆件应力计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据有限单元法建立铁塔结构的有限元力学模型，根据得到的力学模型获取铁塔节点；并将铁塔结构离散化，得到与铁塔两节点间杆件数目相同的单元，单元彼此之间仅靠节点相连；铁塔中主材与主材、主材与斜材、斜材与斜材的交汇点视为节点；

步骤2：针对每个单元和节点位移，分别生成单元刚度矩阵[k]^(e)和节点位移阵列并根据杆件之间的空间角度关系、杆件之间的连接关系，转换叠加出铁塔整体刚度矩阵

步骤4中计算铁塔节点的应变和应力公式为：

σxσyσzτxyτyzτzx=E(1-μ)(1+μ)(1-2μ)1μ1-μμ1-μ000μ1-μ1μ1-μ000μ1-μμ1-μ10000001-2μ2(1-μ)0000001-2μ2(1-μ)0000001-2μ2(1-μ)ϵxϵyϵzγxyγyzγzx]]>

其中，σ_x，σ_y，σ_z为坐标轴x，y，z方向上的3个正应力分量；τ_xy，τ_yz，τ_zx为在xy平面，yz平面，zx平面内的3个切应力分量；分别为铁塔空间结构在发生形变时，节点处在坐标轴x，y，z三个方向上的产生的线应变分量；为铁塔空间结构在形变时，节点处在xy平面，yz平面，zx平面内产生的3个剪应变分量；；u＝u(x,y,z)，v＝v(x,y,z)，w＝w(x,y,z)分别为铁塔空间结构在形变时，节点在坐标轴x，y，z方向的位移；E为杆件的弹性模量；μ为泊松比；

整体刚度矩阵的集成规则如下：

1)先求出每个单元的刚度矩阵[k]^(e)；

2)将的每个子块进行换号，换成对应的整体编号；

3)将换成以后的字块送到整体刚度矩阵中的对应位置上；

4)若在同一位置上有几个单元的相应子块送到时，则应进行叠加；

经过上述步骤后，就可以得到整体刚度矩阵中的每个子块，从而形成了整体刚度矩阵

其中，为第j个节点产生单位位移时，在第i个节点上引起的节点力，称为刚度子矩阵；

步骤1中的铁塔结构离散化方法是将铁塔中主材与主材、主材与斜材、斜材与斜材的交汇点归结为节点，每两个节点之间的杆件视为一个杆单元。