[发明专利]一种钢桁架塔式结构整体动力失效时刻的判别方法

说明书

本发明公开了一种基于有限元软件的钢桁架塔式结构整体动力失效时刻的判别方法，其步骤为：S1、构建有限元模型；S2、进行动力时程分析，得到能量曲线；S3、将特征能量Eeig曲线的纵坐标E_Gi与输入能量Eint曲线的纵坐标为E_Ti，若E_Gi＜E_Ti变为E_Gi＞E_Ti，则对应的时刻点T_i为钢桁架塔式结构有限元模型的失稳时刻；S4、提取钢桁架塔式结构的塔顶的位移时程曲线，以塔顶的位移达到塔高的1/50的时刻为时刻A，以塔顶的位移达到塔高的1/10的时刻为时刻B；S5、将时刻点T_i从大到小依次与时刻A进行比较，若T_i≥B或T_i≤A，将对应的时刻点T_i舍去，钢桁架塔式结构整体动力失稳时刻{T_i}中，最大的元素T_max即为钢桁架塔式整体的失效时刻。该方法操作简单，结果稳定可靠，精确度高。

技术领域

本发明属于钢结构动力稳定性分析技术领域，具体涉及一种基于有限元软件的钢桁架塔式结构整体动力失效时刻的判别方法。

背景技术

钢桁架塔式结构，尤其是分布广泛的输电塔等高柔结构，由于其阻尼小对风敏感等特点，其正常工作是电网安全的主要问题。分析输电塔体系在各种动力作用下的失效机制有利于在设计环节减轻灾害的损失，而研究输电塔的动力失效机制的首要问题是准确确定输电塔在动力作用下的失效时刻。

目前基于有限元软件的动力失效的判别方法有以下几种：

1、拟静力刚度准则：该方法见于李忠学的“杆系钢结构非线性动力稳定性识别与判定准则”以及沈祖炎的“运动稳定性理论在结构动力分析中的应用”；

2、Budiansky-Roth准则：该方法见黄友钦的“B—R准则在大跨空间结构风致动力稳定中的应用”；

3、非保守系下任意荷载激励的能量准则：该方法见李杰的“结构动力稳定性判定新准则”。

其中前两种方法的前提条件是运动系统为保守系统，推广至非保守系合理性未得到证明。而第三种方法仅通过作者编程实现，可操作性不高，未能广泛普及。以上三种方法均为结构稳定性判别方法，而钢桁架塔的失稳只是失效的必要条件，即钢桁架塔的失效由动力失稳引起，而动力失稳不一定绝对导致失效。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提供了一种基于有限元软件的钢桁架塔式结构整体动力失效时刻的判别方法，该方法操作简单，结果稳定可靠，精确度高。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于有限元软件的钢桁架塔式结构整体动力失效时刻的判别方法，包括如下步骤：

S1、根据钢桁架塔式结构构建钢桁架塔式结构有限元模型；

S2、向钢桁架塔式结构有限元模型相应位置施加时程荷载作用，进行动力时程分析，得到能量曲线，所述的能量曲线为ALLWK曲线、ALLKE曲线、ALLVD曲线和ALLIE 曲线，ALLWK曲线上任意一点的坐标为(T_i、E_Wi)，ALLKE曲线上任意一点的坐标为 (T_i、E_Ki)，ALLVD曲线上任意一点的坐标为(T_i、E_Vi)，ALLIE曲线上任意一点的坐标为(T_i、E_Ii)；

S3、将所得的能量曲线进行处理，得到特征能量Eeig曲线和输入能量Eint曲线，特征能量Eeig曲线任意一点的坐标为(T_i、E_Gi)，则

E_Gi＝|E_Ki-E_Ii|；