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2025-06-10

变形几何对双铰拱结构分析的影响

𝗜𝗺𝗽𝗮𝗰𝘁 𝗼𝗳 𝗗𝗲𝗳𝗼𝗿𝗺𝗲𝗱 𝗚𝗲𝗼𝗺𝗲𝘁𝗿𝘆 𝗶𝗻 𝗦𝘁𝗿𝘂𝗰𝘁𝘂𝗿𝗮𝗹 𝗔𝗻𝗮𝗹𝘆𝘀𝗶𝘀 𝗼𝗳 𝗧𝘄𝗼-𝗛𝗶𝗻𝗴𝗲𝗱 𝗔𝗿𝗰𝗵

在结构工程中使用不同的方法对材料进行线弹性分析。 这些方法可以考虑缺陷和几何非线性效应对结构性能的影响。 这里我们总结一下这些方法,并说明它们如何影响两铰拱的弯矩。

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假设位移和应变很小,使用完美的几何形状和线性应力-应变关系。 该方法适用于分析结构最小变形的弹性行为,但无法捕捉大变形或二阶效应的影响。 通常在稳定性验算中使用屈曲系数来考虑缺陷和二阶效应。

👉𝑘𝘆𝘀𝘂𝘀(𝘆𝘀𝘂𝘀):
着重确定临界荷载,在该荷载下结构可能发生屈曲,得出不考虑缺陷的形状。 但是,LBA 的结果可用于定义缺陷,然后用于随后的 GNIA 计算中。 此外,使用 LBA 方法可以确定用于荷载工况稳定性验算的临界长度。

👉 𝗚𝗲𝗼𝗺𝗲𝘁𝗿𝗶𝗰𝗮𝗹𝗹𝘆 𝗡𝗼𝗻-𝗟𝗶𝗻𝗲𝗮𝗿 𝗔𝗻𝗮𝗹𝘆𝘀𝗶𝘀 (𝗚𝗡𝗔):
引入几何非线性。 计算时可以考虑全局缺陷和基于长度的屈曲稳定性验算。 在下面的示例中使用简化 GNA 来计算理想几何完美结构中的内力,包括在荷载作用下几何变化的影响。

👉 𝗚𝗲𝗼𝗺𝗲𝘁𝗿𝗶𝗰𝗮𝗹𝗹𝘆 𝗡𝗼𝗻-𝗟𝗶𝗻𝗲𝗮𝗿 𝗔𝗻𝗮𝗹𝘆𝘀𝗶𝘀 𝘄𝗶𝘁𝗵 𝗜𝗺𝗽𝗲𝗿𝗳𝗲𝗰𝘁𝗶𝗼𝗻𝘀 (𝗚𝗡𝗜𝗔):
扩展 GNA,包含所有缺陷,例如几何偏差、残余应力和边界条件变化。 该方法考虑了几何非线性和缺陷,可以更准确地描述结构行为。 因此不需要单独进行稳定性验算。

🔘𝘇𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘:
该双铰拱首先使用#DlubalSoftware 公司的 #RFEM 使用线性分析(LA)进行分析,得出基于理想几何线性模型的 140 kNm 弯矩。 考虑二阶效应的全局惯性分析方法然后被应用于几何形状完美的模型,得出 200 kNm 的弯矩。 然后使用线性屈曲分析 (LBA) 方法确定临界屈曲模态,这有助于定义 GNIA 的缺陷。 考虑缺陷(形状按照 LBA 准则,数量按照 EC3 准则)对 GNIA 计算得出的最终弯矩为 263 kNm,由此可见缺陷和非线性对结构性能的显着影响。



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