摘要：在现实生活中，类似石油井架的一些桁架结构形式较多，而在进行该类结构的设计时，还需使用几何非线性优化设计方法，才能获得更为精确的设计结果。文章在对桁架结构几何非线性优化设计问题展开分析的基础上，在石油井架设计中进行了该种设计方法的运用。

关键词：桁架结构；几何非线性优化设计；石油井架设计；有限元静力分析 文献标识码：A

中图分类号：TE922 文章编号：1009-2374（2016）17-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.201617.004

作为石油钻采机械的重要组成部分，石油井架的设计得到了石油行业的重视。但就目前来看，使用线性稳定分析和有限元静力分析方法进行井架的设计，将无法满足所有井架的应用需求。因此，还需要在石油井架设计中进行桁架结构几何非线性优化设计方法的运用，从而更好地满足石油工业的发展需要。

1 几何非线性分析的概念

在工程设计过程中，通常使用的理论都是线弹性理论，比如几何方程、平衡方程和物理方程等。但是一些实际工程并不能保持上述线性关系，所以就无法使用线弹性方程进行工程力学关系的描述。例如，工程结构形状的不连续变化、在外载荷作用下出现的工程结构局部材料进入塑性、钢架结构大变形和高温下的结构蠕变，都属于需要利用非线性理论描述的问题。而在工程结构的非线性分析中，又可以划分成几何非线性、材料非线性和状态非线性。所谓的几何非线性，其实就是其应变位移是非线性的。比如，工程结构出现的大位移、大转动和小应变问题，就属于几何非线性问题。……