钢管杆塔几何非线性有限元分析及软件应用

"这篇论文详细探讨了钢管杆塔的几何非线性有限元分析方法，旨在改进传统设计中的线性计算不足。通过使用Visual Basic 5.0和Digital Fortran 5.0混合编程，作者们开发了一款有限元分析软件，该软件能够满足钢管杆塔设计分析的需求。论文主要涵盖了钢管杆塔的结构特性、分类以及几何非线性效应的重要性。文中还提到了有限元单元类型的选择，即采用2节点梁单元进行空间刚架结构分析，并指出传统线性计算方法对于高耸、轻型结构如钢管杆塔存在较大误差，因为实际变形会受到大位移的影响。因此，论文的分析引入了位移的高阶导数项，以更准确地模拟应变与位移的关系。" 这篇论文属于工程技术领域，具体是关于结构工程和有限元分析的。作者邢建兵、龙小乐和鲍务均来自武汉大学动力与机械学院，他们在2001年6月发表的这篇文章中，讨论了钢管杆塔这种新型输电杆塔的设计和分析。钢管杆塔因其独特的优势，如占地面积小、安装便捷、防腐处理简单和外观美观，在城市110kV高压架空输电线路中逐渐普及。 文章首先介绍了钢管杆塔的结构类型，包括单柱型、双柱型、三柱型和四柱型，以及其截面形状（正12边形和正16边形）。接着，详细阐述了杆身的制造工艺，包括圆环型和正多边形两类，以及它们的焊接方式。 在分析方法上，论文指出由于钢管杆塔的几何非线性效应显著，传统的线性计算方法不再适用。因此，他们开发了一种混合编程的有限元分析软件，结合了Visual Basic和Digital Fortran的优点，能够更精确地模拟结构在大位移情况下的行为。论文中的有限元模型采用了2节点梁单元，这种单元类型能够有效处理结构的变形问题。 最后，论文强调了考虑位移高阶导数项在计算应变位移关系中的必要性，这是解决几何非线性问题的关键。通过这种方式，他们的软件能更好地预测和评估钢管杆塔在受多种荷载作用下的实际性能，从而提高设计的准确性和安全性。