[發明專利]壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法

在審

• 申請號: 202110060130.4
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112818480A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 吳劍國;黃燁斐;李鈞暉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S1，根據荷載類型的不同，將橫撐截面離散成一系列無相互作用的獨立壓桿、十字架、曲板單元；

步驟S2，按照受壓單元的極限強度和尺寸，計算十字架、加強筋的極限軸向受壓承載力；

步驟S3，考慮施加軸向壓力的大小，計算曲板單元的剪切極限強度；

步驟S4，根據S3得到外圍曲板的極限受剪承載力，計算得到橫撐的受扭極限承載力；

步驟S5，針對不同的壓力，重復步驟S3、S4，獲得壓扭組合荷載下極限強度的包絡線。

2.如權利要求1所述的壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法，其特征在于，所述步驟S1中，根據荷載類型的不同，將橫撐截面離散成一系列無相互作用的獨立壓桿、十字架、曲板單元；對軸向壓力作用，根據加強筋的位置，將外圍曲板離散成扶強材單元，中心十字架為板單元，軸力首先由中間十字架與加強筋承受，當軸力大于十字架和加強筋的極限軸向受壓承載力的時，外圍曲板才參與承擔軸向壓力；對扭矩作用，忽略主要支撐構件、扶強材的抗扭能力，僅將其作為曲板單元的支撐，只考慮外圍曲板受扭，將兩個加強筋中間的曲板作為曲板單元。

3.如權利要求1或2所述的壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法，其特征在于，所述步驟S2中，按照受壓單元的極限強度和尺寸，計算十字架、加強筋的極限軸向受壓承載力；

十字架的極限軸向受壓承載力計算公式如下：

式中，t_i為第i個板格凈厚度，mm；b_i為第i個板格寬度，mm；n為十字架所劃分的板格數目，σ_cxi為第i板格的極限受壓強度；

四邊簡支板格受壓屈曲的計算公式如下：

σ_cx＝C_xR_eH-P (2)

式中，C_x為屈曲折減因子，有：

ψ為應力比，取1；λ為板格的參考長細比，有：

λ_c為板格的臨界長細比，有：

K為屈曲因子，有：

σ_E為板格的參考應力，N/mm²；

式中，E為材料彈性模量，N/mm²；其他符號含義見公式(1)；

加強筋極限軸向受壓承載力計算公式如下：

式中，A_1i為第i個加強筋的橫截面面積，σ_c1i為第i個加強筋的受壓極限強度，計算公式如下(為簡便期間，略去下標i)：

其中R_eH-p為材料的屈服強度，σ_E為扶強材歐拉屈曲臨界應力，計算公式如下：

式中E為材料彈性模量，I為慣性矩，A為橫截面面積，L為計算長度。

4.如權利要求1或2所述的壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法，其特征在于，所述步驟S3中，考慮施加軸向壓力的大小，計算曲板單元的剪切極限強度；

若F＜F₁+F₂，認為軸向壓力完全由十字架和加強筋承擔，不考慮軸力對曲板扭轉極限強度的影響，即曲板所受壓應力σ_ax＝0；

若F＞F₁+F₂，認為軸向壓力由十字架和加強筋承擔軸力為F₁，此時曲板所受壓應力σ_ax為：

其中A為曲板的總面積，此時應考慮正應力對曲板剪切極限強度折減，組合荷載下曲板極限強度計算公式如下：

式中，C_ax曲板板格的屈曲折減因子，計算公式如下：

式中，λ為曲板的長細比，同公式(4)，其中σ_E為曲板板格的臨界應力，K為曲板屈曲因子，計算公式如下所示：

其中R為曲板的半徑，t_p為曲板的凈厚度，d為曲板的長度。