[發明專利]薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法

在審

• 申請號: 202110060286.2
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112784359A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 吳劍國;李鈞暉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;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

1.一種薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S1，根據截面中扶強材，縱骨等構件的位置，將薄壁梁截面離散成一系列獨立無相互作用的板格，建立薄壁梁截面單跨計算模型；

步驟S2，按照板格的材料屈服強度和尺寸，計算板格的柔度和極限剪應力，構建板格的剪應力與剪應變函數關系；

步驟S3，給定薄壁梁扭轉角，計算相應的板格應變，根據剪應力剪應變函數關系求出板格的剪應力，并求出剪力；

步驟S4，計算板格對橫截面型心的力矩，累計所有板格的力矩，得到在給定扭轉角下薄壁梁截面約束扭轉的扭矩；

步驟S5，增加扭轉角，重復步驟S3、S4進行迭代計算，以迭代計算過程的扭矩的最大值作為薄壁梁約束扭轉的極限承載力。

2.根據權利要求1所述的薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法，其特征在于，所述步驟S1中，建立薄壁梁截面單跨計算模型是基于以下假設：(1)薄壁梁橫向框架有足夠的強度和剛度，扭轉破壞發生在一跨間；(2)薄壁梁截面可離散成一系列無相互作用的獨立板格。

3.根據權利要求1或2所述的薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法，其特征在于，所述步驟S2中，板格的剪應力剪應變函數關系與板格的極限剪應力和柔度有關。

柔度計算公式如下所示：

式中β為板格的柔度；為板格的材料屈服強度，N/mm²；E為彈性模量，N/mm²；t為板格厚度，mm；b為板格短邊長度，mm；

對于四邊簡支的板格極限剪應力力τ_CR：

式中，τ_CR為板格的極限剪切強度；C_τ為屈曲折減因子，有：

λ為板格的參考長細比，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；t為板格凈厚度，mm；a、b分別為板格長度和寬度，mm；

板格約束扭轉時剪應力與剪應變函數關系：

式中，γ_E為單元應變，γ_y為單元達到屈服時的應變，由下式確定：

4.根據權利要求1或2所述的薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法，其特征在于，所述步驟S3中，給薄壁梁一個扭轉角，根據板格到截面型心的距離，計算在初始扭轉角下每一塊板格的應變，根據剪應力剪應變函數關系曲線求出每一塊板格的剪應力，乘以板格面積得到每一塊板格的剪力。

5.根據權利要求1或2所述的薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法，其特征在于，所述步驟S4中，已知板格在設定扭轉角下的剪力，計算板格對橫截面型心的力矩，累計所有板格的力矩，得到在初始扭轉角下薄壁梁截面約束扭轉的扭矩。

6.根據權利要求1或2所述的薄壁梁約束扭轉極限承載力迭代計算方法，其特征在于，所述步驟S5中，增加扭轉角，重復步驟S3、S4進行迭代計算，輸出扭轉角與約束扭矩的迭代曲線圖，以迭代計算過程中的最大值作為薄壁梁約束扭轉的極限承載力。