問(wèn)題描述:
如下所示的兩端鉸支柱和懸臂柱,分別以歐拉公式和屈曲分析計(jì)算臨界力。為何 SAP2000 給出的結(jié)果(屈曲分析)無(wú)法與理論解(歐拉公式)完全一致呢?
解答:
上述 SAP2000 計(jì)算模型并不滿足歐拉公式的兩個(gè)基本假定,即:僅考慮彎曲變形,三角(正弦或余弦)函數(shù)的撓曲線。默認(rèn)情況下,SAP2000 中的框架單元均為鐵木辛柯梁,根據(jù)剪切剛度計(jì)算剪切變形;歐拉公式則假定剪切變形為零。為了實(shí)現(xiàn)歐拉公式“僅考慮彎曲變形”的假定,我們可以對(duì)框架對(duì)象或框架截面指定屬性修正系數(shù)。如下所示,根據(jù)需要將沿 2 軸或 3 軸的剪切面積的修正系數(shù)設(shè)置為零即可。
另外,SAP2000 中框架單元的插值函數(shù)為三次函數(shù),歐拉公式則采用三角(正弦/余弦)函數(shù)的撓曲線。因此,單個(gè)框架單元的變形曲線無(wú)法精確擬合歐拉公式采用的撓曲線。不過(guò),我們只需要對(duì)框架對(duì)象進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠史?,即可無(wú)限逼近理論上的精確解。
針對(duì)以上兩點(diǎn)修改計(jì)算模型,并將框架對(duì)象分別剖分為 1 個(gè)單元、2 個(gè)單元、4 個(gè)單元。如下所示,隨著單元數(shù)量的增加,屈曲分析的結(jié)果快速逼近理論解。
