随着当代工程项目的建造规模越来越高大,只有单个臂架的起重机已不能满足建设任务需要,具有组合臂架系统的起重机广受欢迎并逐步占领了市场。臂架数量的增加使得整个系统的长细比越来越大,格构式截面的设计应用使得臂架越来越柔软,由此为设计人员带来了臂架非线性分析方面的困扰。尤其在组合臂架同时受到横、纵载荷的协同作用下,小位移二阶效应越发显著,因此,如何精确地求解大柔度起重机组合臂架系统变幅平面外的非线性变形问题是工程机械领域值得研究的一大方向。先前对起重机臂架系统非线性问题的理论分析大多停留在理想的线性理论层面,采用非线性理论分析时常常也是仅对单个臂架进行的,鲜有对组合臂架整个系统进行非线性问题的探究。这将为起重机组合臂架系统后续的设计与制造留下了一定的误差,更为未来的实际施工作业潜藏了风险。在对格构式组合桁架臂系统进行分析计算时,多使用有限元法,建模过程繁琐且最后所得的结果是带有误差的数值解,为化解这类难题,本课题旨在寻求一种能够更快更精确地解决组合臂架系统非线性问题的计算方法。首先,为更好的对格构式组合臂架进行非线性分析,利用惯性矩截面等效的方式将复杂的组合桁架臂简化为组合实腹臂模型。此方法不改变臂架的整体尺寸,为小位移二阶效应的高效引入做下良好的铺垫。同时,对组合臂架非线性变形问题求解时用到的挠曲线微分方程进行了详细的推导。在对组合臂架系统进行变幅平面外非线性变形进行分析时,是以简化后的弯曲组合梁柱作为研究对象。最先选择组合变截面阶梯柱这一特例,当其受变幅平面内、外载荷作用时,计入二阶效应建立平面外挠曲线微分方程,代入边界条件及连接关系解得各柱端部平面外非线性侧向位移解析解,并进行非线性强度分析。在ANSYS软件参数化机械分析模块中使用APDL语言进行参数化建模,验证推导过程与结果是正确的。与工程上常用的载荷等效下移求解组合结构非线性变形的简化方法进行对比,表明本课题采用的方法更加准确。另外,分析了不计扭转时弯曲组合梁柱受不同载荷作用下的变幅平面外非线性变形与强度问题。计算考虑弯扭耦合时组合臂架简化模型的平面外非线性变形问题,建立并求解了各梁柱的平面外挠曲线微分方程,得到各梁柱端部更加精确的平面外非线性侧向位移表达式,利用ANSYS软件验证了推导的正确性。探究扭转问题对平面外非线性变形的影响并将已算得的考虑弯扭耦合时组合梁柱平面外侧向位移表达式进行退化,得到不同结构的非线性变形情况。将动臂塔机中结构组成复杂的动臂部分运用简化前后稳定性相等的原则,简化为倾斜梁柱结构,利用ANSYS软件验证简化方法的可行性。最后,当内部参数:高度、宽度及仰角改变时对组合臂架变幅平面外非线性变形产生的影响进行分析。