考虑初始扭转缺陷的加劲十字形轴压杆扭转位移函数分析

本文主要探讨了在小变形假设下，对于加劲十字形轴压杆考虑初始扭转缺陷的扭转位移函数的理论分析。这种特殊的截面形状在实际结构设计中常被用于增强轴向受压承载能力，但初始扭转缺陷可能会对其稳定性产生负面影响。论文首先推导了一种精确的解析解，该解考虑了杆件在承受轴力作用下的扭转行为，特别是当杆件存在初始扭转时的情况。 在推导过程中，作者详细阐述了解的形态，并给出了一个统一的表达式，使得工程师能够方便地计算和理解杆件在不同轴力条件下的扭转响应。对比分析显示，理论解与有限元方法得出的结果有良好的一致性，特别是在轴力小于0.4倍的设计允许载荷(Afy)时，两者几乎没有误差，这为工程实践中使用解析方法提供了可靠的参考。 进一步的研究发现，随着轴力的增大，轴心受压构件的跨中扭转位移呈现出明显的二阶效应，即增加速率随着轴力的增加而递增。这意味着在设计时，不能忽视扭矩对整体性能的影响，尤其是在高强度材料或大型结构中。 初始扭转缺陷对加劲十字形轴压杆的影响是线性的，也就是说，缺陷的幅度越大，对稳定性的影响越显著。这一发现强调了在设计阶段应尽可能减小或补偿初始扭转，以确保结构的可靠性和安全性。 这篇论文提供了一个重要的理论基础，帮助工程师理解和预测加劲十字形轴压杆在初始扭转缺陷下的扭转行为，对于优化结构设计、避免早期失稳以及提高结构的安全系数具有重要意义。通过结合理论解析与数值模拟，研究人员可以更全面地评估这类复杂结构的性能，从而提高设计效率和工程实践的精确度。