基于刚度变化原理的承载结构载荷传递路径可视化方法

摘要

基于刚度变化原理的承载结构载荷传递路径可视化方法，先计算出承载结构中各点的U*及其相应的梯度矢量，利用四阶龙格库塔数值积分方法对承载结构内各点的U*梯度矢量进行数值积分，得到的曲线即为承载结构中的载荷路径；然后从U*大小为零处开始，提取U*场等值线，沿各等值线对等值线上各点做断面分析，提取其上的脊点，顺次连接各个脊点，即得到基于刚度变化的主载荷路径；本发明可以明确载荷路径在结构中的传递方向和分布形态，为准确把握承载结构中载荷传递和分配规律提供指导。

主权项

基于刚度变化原理的承载结构载荷传递路径可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)求解承载结构的U*场：通过公式(1)计算出承载结构中各点的U*值并通过插值方法得到U*场，承载结构中某点的U*值的求解方法如下：$U*=1-\frac{U^{\prime }}{U}---\left(1\right)$式中，U为承载结构受原始约束和载荷作用下的应变能；U'为承载结构在原始约束和载荷的基础上，另行添加对目标点全约束后的结构应变能；2)可视化载荷路径：由U*场确定承载结构的载荷路径和主载荷路径，具体为：2.1)生成载荷路径：利用步骤1)中得到的U*场求出承载结构内各点处的U*梯度，利用四阶龙格库塔数值积分方法对承载结构内各点U*的梯度矢量进行数值积分，得到的曲线即为刚度线，刚度线为承载结构中载荷路径；2.2)生成主载荷路径：从U*大小为零处开始，在U*场中提取等值线；沿各条等值线对线上各点做断面分析，以U*梯度的垂直面作为断面，断面上曲线的极大值点即为脊点，提取各条等值线上的脊点；顺次连接各脊点得到U*场的脊线,脊线即基于刚度变化的主载荷路径。