赵徐　董达善　滕媛媛　任祉达

摘要： 针对细长臂架结构非线性效应突出、传统的线性分析已不能对其性能进行准确评估的问题，对5节空间格构柱进行有限元仿真和试验，检验仅考虑几何非线性、仅考虑材料非线性以及同时考虑几何与材料的双重非线性等3种全过程有限元分析所反映的实际意义。研究结果表明：双重非线性全过程有限元分析结果与试验得到的极限载荷相近，破坏过程一致，可为起重机设计优化和评估提供依据。

关键词：起重机；臂架；弧长法；格构柱；破坏试验；有限元

中图分类号： TH218；TU312

文献标志码： B

Abstract：The nonlinear effect of the thin long frame structure is notable， and its performance could not be evaluated accurately using traditional linear analysis. As to this issue， the five-section lattice column is simulated and tested to check the actual meaning reflected by the three kinds of full process finite element analysis， which includes the geometric nonlinearity only， material nonlinearity only and dual nonlinearity（both geometric nonlinearity and material nonlinearity）. The studying results show that the finite element analysis result of dual nonlinearity is closed to the limit load obtained by the test， and the failure process is accordant. The result can provide basis for the optimization and evaluation of crane design.

Key words：crane； frame； arc length method； lattice column； destruction test； finite element

0 引 言

随着工程作业需求的提高，起重机正朝着大型化和高耸化发展。制造工艺的提高和各种高强度钢材的应用，令起重机臂架朝着轻柔化和格构化方向发展。[1]格构化发展趋势虽然能使起重机自重减少、风载荷减小，但也使臂架的非线性效应更加突出。对于细长的格构式臂架，更需要考虑几何非线性和材料非线性双重作用对结构强度和稳定性的影响。

针对起重机格构式臂架的稳定性问题，代丽丽[2]、骆广[3]和王佳[4]等提出载荷-位移的全过程非线性稳定性分析方法，获得臂架破坏的全过程载荷-位移曲线，得到比线性稳定性分析更小的极限载荷和臂架失效全过程，但是均未考虑材料非线性的影响，得到的臂架失稳全过程默认失稳破坏先于强度破坏，未考虑先出现强度破坏的情况。事实上，即使第一次破坏是失稳破坏，后续杆件应力重新分配后也会出现强度破坏，应该进行考虑。……