[发明专利]基于变形分解的平面钢构件稳定性监测方法

摘要

本发明属于钢构件的稳定性监测技术领域，尤其是一种平面钢构件的稳定性监测方法。本发明基于正交变形分解法，首先对轴向荷载作用下平面钢构件的变形进行正交分解和刚柔分离；其次，计算竖向弯曲变形分量在各分解变形分量中所占比例，进而进行平面钢构件稳定性的三级判别；当为黄色预警时，提示进行平面钢构件的定期观测，以及采取必要的稳定性增强措施；当为橙色预警时，应对平面钢构件的缺陷、裂缝等进行检测，并及时实施平面钢构件的稳定性加固；当为红色预警时，提示结构即将发生失稳破坏，迅速组织相关人员和设备的疏散工作，禁止任何人员靠近。本方法简单易行，能够快速的判别出平面钢构件的稳定性，具有重要的实际意义。

主权项

一种基于变形分解的平面钢构件稳定性监测方法，其特征在于：包括以下步骤:(1)取待监测平面钢构件，沿高度方向，由侧面底部向上依次以钢构件宽度b为单位，进行b×b正方形网格划分，直至距钢构件顶部距离小于杆件宽度b为止，得到N个正方形网格，然后在各网格顶点处均布置一个位移传感器；(2)待平面钢构件投入使用后，通过位移传感器检测，可得到第j(j＝1、2…N)个正方形网格的4个顶点的位移向量：Δj＝(uj1 vj1 uj2 vj2 uj3 vj3 uj4 vj4)  (1)其中：uji(i＝1,2,3,4)为第j个正方形网格四个顶点水平方向的位移值；vji(i＝1,2,3,4)为第j个正方形网格四个顶点竖直方向的位移值；(3)根据变形分解法，对第j(j＝1、2…N)个正方形网格所围区域的变形进行基本位移和变形的分解，得到：dj＝ΔjBT  (2)其中矩阵B为四节点正方形单元基矩阵：B=0.500.500.500.5000.500.500.500.5-0.35360.3536-0.3536-0.35360.3536-0.35360.35360.35360.50-0.50-0.500.5000.500.50-0.50-0.50.50-0.500.50-0.5000.50-0.500.50-0.50.35360.35360.3536-0.3536-0.3536-0.3536-0.35360.3536---(3)]]>四节点正方形单元基矩阵B行向量所表示的基向量依次为：水平方向刚体位移基向量、竖向刚体位移基向量和刚体转动位移基向量，以及水平方向拉压变形基向量、竖向拉压变形基向量、水平方向弯曲变形基向量、竖向弯曲变形基向量和剪切变形基向量；dj为正方形网格j所围区域的变形在单元基矩阵上的投影向量：dj＝(dj1 dj2 dj3 dj4 dj5 dj6 dj7 dj8)  (4)其中dji(i＝1,2...8)为第j个正方形网格所围区域的变形在第i种基本位移或变形上的投影系数；(4)舍去前三项刚体位移，以实现刚柔分离；并由：dj7′=|dj7|Σi=48|dji|---(5)]]>可得竖向弯曲变形在各种基本变形中所占比例；进而，平面钢构件竖向弯曲变形所占比例为S=Σj=1Ndj7′N---(6)]]>(5)根据得到的平面钢构件竖向弯曲变形所占比例与预警竖向弯曲变形比例相比较，进行平面钢构件的稳定性的判别；当平面钢构件竖向弯曲变形所占比例为5％时，为黄色预警；当平面钢构件的竖向弯曲变形所占比例为10％时，为橙色预警；当平面钢构件的竖向弯曲变形所占比例为20％时，为红色预警。