[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

一種壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法，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。本發明有效確定壓扭組合作用下橫撐極限強度。

技術領域

本發明涉及海洋工程結構設計領域，提出了一種海洋平臺橫撐在壓扭組合下極限強度的簡化計算方法，該方法在保證精度的同時，能大幅度提高計算效率，為海洋平臺、超大型海洋浮體的橫撐結構設計提供了支撐。

背景技術

橫撐作為超大型海洋浮體的連接結構，在海洋風浪流共同作用下存在多種破壞模式，其在組合荷載下的極限強度是業界關心的熱點問題。目前對于組合荷載的研究主要集中在船體梁上，主要包括船體梁在彎剪扭及其組合作用下的極限強度，以及船體梁在彎矩和局部荷載作用下的極限強度等。目前國內外關于超大型浮體結構在復雜載荷作用下的結構極限強度研究依然較少，并且用求解橫撐截面翹曲函數的方法來計算壓扭下橫撐極限承載能力的公式十分復雜，對設計計算人員要求較高。鑒此，有必要給出一套高效、簡便的組合荷載作用下橫撐結構極限強度的計算方法。

發明內容

為了克服已有技術的不足，本發明提供了一種壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種壓扭組合作用下橫撐極限強度計算方法，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。

進一步，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。

再進一步，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(為簡便起見，略去下標i)：

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：