若结构在失稳前处于小变形状态，则几何非线性对平衡方程和几何方程的影响可不予考虑，此时若同时假定材料仍处于弹性状态，则失稳前可采用线弹性分析来求解结构内的位移和应力。
线性 稳定 分析 归结 为求 解 线性 特征 值 问题 ，即( p(K )) 0若忽略 ，则可得到经典稳定分析的特征方程 ，即 ；(K KG) 0从上式可解的-系列的特征值P ，P ，。最小的特征值就是结构线性稳定的临界载荷，相应的位移模态就是结构失稳的屈曲模态61.3-弧长法计算屈曲载荷几何非线性问题的载荷-位移的平衡路径复杂多样，载荷增量步长 自动选择的方法不能胜任追踪全路径的任务。在规定 本步刚度参数”变换量以控制载荷增量的方法中，提出了用增量步中不进行迭代的方法以绕过载荷控制极限点 (因为该点刚度矩阵奇异，无法进行迭代)，但求解误差较大。而若规定某个结点的位移增量，以确定载荷增量，该方法虽较适合于计算极限载荷和由载荷控制的位移跳跃现象，但对于位移控制的载荷跌落现象，此法仍不能应用↑十多年被广泛研究和应用的广义弧长法成为解决这-问题的有力工具，它是采用由位移控制的力来实现载荷的负增量 ，模拟结构达到-定载荷时出现的软化现象Ot[(” P - )-ap ] [(” a - a)-Aa ][( )a - a)-Aa ] Al《起重运输机械》 2013(5)式中：△f是弧长， 是 比例因子，由它调节载荷增量和位移增量在弧长 △Z中的作用，它对弧长法的总体性能有很大的影响。
2 系统结构与实现方法2.1 算法选择与系统基本结构通过对比欧拉公式，线性分析的特征值法及弧长法，后 2种方法涉及到弹性力学与有限元方法，求解过程需要进行大量的矩阵运算，其计算精度会比欧拉公式高，但求解复杂，且不适合通过常规编程软件如 VB、C、C#等实现〖虑到大幅度桁架结构起重机臂架杆件长细比A较大，杆件载荷以轴向力为主，承受弯矩相对较小，故采用欧拉公式算法，并设定 n 1.8～3即可满足工程上对系统精度的要求。
采用欧拉公式计算，需得到每根杆件的杆长Z，截面惯性半径 i，截面积A，以及轴向力 F (分为拉杆和压杆)。桁架式臂架为超静定结构，无法采用结构力学中常规计算方法计算杆件轴力，本文采用经典有限元软件 Ansys来计算杆件轴力，同时由于 Ansys界面较为专业，工程人员操作难度较大，因此采用面向对象的 VB语言，设计简单易用的稳定性分析系统是极为必要的。系统基本结构逻辑见图 1。
参数输入界面，包括臂架形状尺寸，材料特性，工况载荷等l APDL 面特性，包括II 惯半径 和1分析文件截面积l运用欧拉公式，计算失稳杆件显示失稳杆件位置后台启动Ansys调用APDL并计算输出计算结果，包括杆长f，轴力F失稳杆件模型着色图 1 系统结构逻辑图2.2 系统内部数据交换方法整个系统内部交换数据分为 2种，-种是 VB生成的数据，包括建模所需基本参数和结果处理数据，另-种为 Ansys计算结果数据，包括计算得到的数值数据和云图数据。
- 57 - 数据从 VB到Ansys，并读入 APDL头文件：通过以下代码启动 Ansys 根据所沿面及其方向，使单元朝向正确。
X shell C： t Program Files t Ansys Inc Iyj D I Ansysbinintel I Ansysl10.exe-b-P An-sys -i input-file-O output- file”)其中：C：Program FilesAnsys Incvl10Ansysbinintel为 Ansysl10.exe所在的文件 目录；Ansysl10为 ANSYS产品特征代码；-b表示处理工作模式；-i标志后面的文件为输入文件；input- file为用 APDL语言编写的 Ansys输人头文件；-O标志后面的文件是输出文件；output-file是输出文件。
Ansys读人 APDL头文件，执行 Ansys内部命令：/Input，Fname，Ext， - -，Line，LOG，其中 Fname为文件名和路径，Ext为文件后缀名，通常为 txt。这样就将 VB生成的基础参数传递到 An。
数值数据由 Ansys到 VB，首先要让 Ansys运用内部命令 ： GET，Par，Entity，ENTNUM，I。
tem，IT1NUM，取出需要的数值数据并临时保持在参数 Par中，最后将所有数值数据输出到文本文件中供 VB读绕算。
云图数据需要以下代码组合取出需要的图像：/show，jpeg，，/GFILE，400，order/show，close其中order控制截取需要的图像，如 order为PLNSOL，S，EQV，则取出的为冯米斯应力云图。
云图储存在当前工作文件夹以备 VB读龋2.3 Ansys关键技术要点桁架结构式臂架杆件较多，运用 Beam 188单元和 Shel 63单元建模，需要创建的关键点繁杂，对于有规律的部分，可适当运用 DO循环语句创建。同时创建点、线、面、单元时，必须要注意保证其编号规律化，否则后续取杆件轴力时将无法得知杆件具体位置。
对于截面形状为圆环的管形钢材，直接赋予Beam 188单元即可，但对于形状不对称的截面，则必须考虑截面的朝向问题。在 Ansys中，Beam188单元有 3个关键点：j，.，，K节点。，，.，节点控制轴线方向由 ，到 .，，而 K节点则控制径向方向，即截面朝向。图2给出了 Ansys中 Beam 188单元的描叙图以及部分截面形状 K节点朝向图，- 58 - z ⑤图2 Beam 188单元及部分截面 方向Ansys默认被赋予 Beam 188单元的线通过截面形心并垂直于截面，故按照外轮廓画出的几何结构线被 Mesh后产生的单元将与实际不符，还要注意到腹杆是贴着弦杆焊接的，其轴心线不相交，因此，截面必须要进行偏移修正。
3 系统开发实例本文依托与广东永通起重机械有限公司合作项目，针对于该企业生产的港 口固定式起重机采用的桁架式结构臂架，为其开发了桁架结构起重机臂架局部稳定性分析系统，该系统主要用于企业计算校核其设计的臂架是否存在局部失稳的可能性。参数输入界面包括钢材截面的选择、臂架结构形状、臂架受力点位置、载荷以及材料特性等。
输入实际尺寸开始计算，程序在后台生成APDL头文件和参数文件，并调用 Ansys读人头文件，可读入完整的分析 APDL文件，程序读取Ansys计算得到的轴力表以及杆长表运用欧拉公式对臂架上每根杆件进行压杆稳定性计算，并在界面显示每根杆 的编号、轴力、杆长、惯性半径、压杆类型以及稳定状态等信息。
如果以上计算有杆件失稳，可进入局部稳定图示查看具体失稳杆件位置，程序再次启动 Ansys并将失稳杆件编号返回到 Ansys，Ansys将失稳杆件用红标记并重新返 回到界面，方便用户具体查看并调整设计图。
《起重运输机械》 2013 (5)4 结论本文通过探索-种全新的桁架结构起重机臂架局部稳定性计算方法，运用程序系统打破 了桁架结构起重机臂架长期以来只进行强度计算，杆件稳定性计算繁复，甚至不进行杆件稳定性校核计算的现状，为结构设计者提供了-个新的解决该类问题的思路和手段。探讨了运用 APDL语言建模的重点和难点问题，并对VB与Ansys结合开发系统进行了研究，开发出了-套针对桁架结构起重机臂架局部稳定性的计算系统，减小了企业设计人员分析和校核桁架结构起重机臂架稳定性时的工作量，提高该企业工作效率，并取得较好经济效益。
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