(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211008420.5 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 中国电力工程顾问集团华北电力设 计院有限公司 地址 100120 北京市西城区黄 寺大街甲24 号 (72)发明人 杨隆宇　俞登科　施箐华　 (74)专利代理 机构 北京申翔 知识产权代理有限 公司 11214 专利代理师 艾晶 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种不等边角钢交叉斜材平面外承载力计 算方法 (57)摘要 本发明提供一种不等边角钢交叉斜材平面 外承载力计算方法， 通过对角钢施加一外荷载， 并将得到的压杆离散为若干微段， 计算得到微段 的曲率， 并进一步计算得到微段截面的内力， 迭 代计算直至得到的内力和施加的外荷载满足收 敛容差， 依据得到的外荷载和与其匹配的微段曲 率、 单元应力和微段截面内力， 积分得到截面的 弯矩， 并进一步通过弯矩增量公 式和微段转角公 式分别计算得到微段长度和微段转角， 循环计算 直至微段转角为0， 累加各微段长度得到与给定 外荷载对应的杆件长度。 本方法采用逆算思路， 根据构件屈曲形状求出对应弯矩， 进而得到压杆 长度， 弥补了不等边角钢平面外承 载力计算的空 缺。 权利要求书3页 说明书8页 附图5页 CN 115422730 A 2022.12.02 CN 115422730 A 1.一种不等边角钢交叉斜材平面外承载力 计算方法， 其特征在于， 给定一不等边角钢， 其角钢初始曲率为Φi＝1， 以及给定 一施加于该角钢的外荷载P得到压杆， 通过以下步骤 计算 得到与外荷载P对应下的压杆长度L： S1： 将该压杆离散为若干微段， 通过给定的施加于角钢的外荷载P和角钢 初始曲率Φi＝1 得到对应的各微段的曲率Φi； S2： 将S1中角钢微段的截面划分为大小相同的单元， 并通过S1中得到的微段曲率Φi计 算得到微段截面中每个单元的应力σi， 进而积分得到角钢截面的内力F， 并进一步迭代计 算， 使该内力F与给定的外荷载P满足收敛容差 δtor； S3： 根据满足S2中收敛容差验证的外荷载P， 得到与该外荷载P对应的微段曲率Φi和每 个单元的应力σi， 并进一步积分得到对应的截面弯 矩M； S4： 依据S1 ‑S3中的计算， 进一步通过微段底、 顶截面之间的弯矩增量公式得到对应的 微段长度Δi； S5： 进一步根据S4中得到的微段长度Δi， 根据微段转角公式得到该微段对应的转角 θi； S6： 进一步循环S1 ‑S5的计算， 直至微段转角 θi＝0， 将得到的各微段长度Δi累加得到与 给定外荷载P对应的杆件长度L； 其中， S1中压杆 各微段的曲率计算公式为： 式中： Φi,Φi‑1为第i段、 第i ‑1段微段的曲率； P为给定的轴压力； Q为给定的横向力； Δi为第i段微段的长度； θi, θi‑1为杆段底、 顶截面 转角的增量； EIe为微段截面弹性部分的抗弯刚度。 2.根据权利要求1所述的一种不等边角钢交叉斜材平面外承载力计算方法， 其特征在 于， 设角钢截面的长边为y轴， 短边为x轴， z轴为垂 直中性轴的方向； S2中微段的角钢截面中 每个单元的应变由以下公式计算得到： 式中： E为弹性模量； EIx为抗弯刚度； A为角钢截面积； M为截面弯 矩； σri为每个单元格的残余应力； y为边缘单元到角钢截面弯曲轴的距离； 其中， 根据弯曲时截面的静力学关系：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115422730 A 2式中， ρ 为曲率半径， Φ为曲率； 得到式(2)中： 以及， 当单 元格屈服时应 变为： 其fy为钢材的屈服强度； 以及： 当‑εy< εi< εy时， 应力σi为： σi＝E εi                      (6) 当| εi|≥εy时， 应力σi为： 3.根据权利要求2所述的一种不等边角钢交叉斜材平面外承载力计算方法， 其特征在 于， 假定不等边角钢长边边长为b1， 短边边长为b2， 坐标原点在角钢棱线位置； 式(2)中的残 余应力σri由以下公式计算得到： 当y＝0, 时； 当y＝0, 时； 当x＝0, 时； 当x＝0, 时       (8) 式中： β fy为已有常规给定值。 4.根据权利要求3所述的一种不等边角钢交叉斜材平面外承载力计算方法， 其特征在 于， S2中角钢截面的内力F通过 下式积分得到： 式中： Ai为角钢截面上每 个单元格的面积。 5.根据权利要求4所述的一种不等边角钢交叉斜材平面外承载力计算方法， 其特征在 于， 进一步通过下式验证该内力F与给定的外荷载P是否满足收敛容差 δtor： |P‑F|/P≤ δtor           (10) 如不满足式(10)， 则通过 下式调整外荷载P为P'：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115422730 A 3