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365bet均匀穿孔铝板在均布荷载作用下的简单计算
发布时间: 2020-09-03 01:29

  要:通过分析找到均匀开孔和未开孔铝板之间对应的关系,从而可以根据未开孔铝板的结果推测 出均匀开孔铝板的结果。实现方法:利用有限元软件建模分 析一块未开孔的铝板,得到其最大的变形及应力。然后建立 相同规格具有不同孔隙率的一系列均匀穿孔铝板,在相同条 件下分别对其进行分析得到各自对应最大的变形及应力。在 整个对比分析过程中,仅有孔隙率发生改变,因而可以归纳 出孔隙率与铝板最大的变形及应力之间的关系。 关键词:穿孔铝板;孔隙率;均匀载荷;计算 穿孔铝板在实际工程中运用越来越广泛,在建模分析 时,需要按照实际穿孔情况利用有限元软件建模分析,由于 开孔较多,需要花费较多时间进行建模分析,并且当板块尺 寸过大时,会产生过多的单元数量,出现软件内存不足而无 法计算的情况。为了提高计算效率,简化穿孔铝板的计算, 文章进行试验分析得出孔隙率与铝板最大的变形及应力之间 的关系。希望对相关工程有参考价值。 建模分析得到初始数据1.1 单元选择 因为最后得到的关系是由孔隙率(开孔的总面积/铝板 的总面积)确定的,所以在建模分析过程中,除了孔隙率一 个变量外,其他条件的都必须保持一致。实际工程中开孔都 比较小,为了保证孔边的精度,每个圆弧设置16 个节点,足 以保证圆孔的精度。同时为了保证开孔板和未开孔板边界约 束条件完全一致,就要求孔边单元外沿节点间距和数目与未 开孔单元一致,因此选用strand7 软件中如图1 所示单元组 对比分析。 1.2 模型设定 为了便于统计单元总数,设定板块的长宽尺寸为 1000mm1000mm,板厚3mm。将板块划分为100 个单元组。没 开孔的板块中每个单元组包含44 节点单元,开孔的板块中每个单元组包含8 节点单元。这样能够保证开孔和没开孔的铝板边界上的节点数目及位置保持一致。采用软件 默认铝板材料的属性即可满足要求。假定均布荷载为1kPa, 并且沿板四周约束每个节点X,Y,Z 方向的平动自由度。 1.3 软件结果统计 通过调整倒角率来改变孔径直径,进而达到改变孔隙 率的要求。经过strand7 模拟实验得到不同孔隙率开孔铝板 最大的变形与对应未开孔铝板变形之比(dr),及不同孔隙 率开孔铝板最大的应力与对应未开孔铝板应力之比(str)。 为了便于观察随着孔隙率变化,铝板最大变形及最大 应力的变化趋势,建立对应的分布图。 根据图2 中分布情况,分别采用线性和多项式方式, 利用mathcad 对其进行拟合。拟合结果如图3。 由拟合结果可知,线,表明对其采用该线性拟合得到的线 性函数非常接近试验数据。该线性函数为Line(x) =0.517x+1.014。多项式拟合最大的残差为0.134,拟合度为 0.97,比较接近1,表明该拟合的函数比较接近试验数据。该 拟合函数为: 结果分析、推广与验证(1)因为约束条件,荷载形式不一致,铝板的变形及 应力的计算式就不一致,所以,该结果仅适合于四周约束X, 三个方向平动自由度且均布荷载的情况。(2)因为在试验过程中,仅仅变化了孔隙率,其他的 变量没有改变,同时最后的结果是基于未开孔时的非线性结 果乘以一个相应的系数而得到的,所以该结果适用于不同的 厚度,风压,长宽尺寸。 下面演示其计算方式。首先,计算出相同规格未开孔 铝板的最大变形d0 和最大应力?滓0,比如试验中的 4.681mm 和10.3013MPa。接着计算开孔铝板与未开孔铝板变 形的比值Line(x),以孔隙率为0.5 为例,Line(0.5) =1.2725。那么孔隙率为0.5 的铝板变形为d0Line (0.5),即1.27254.681mm=5.957mm。试验中的结果是 5.9083mm,误差为0.0487mm。该穿孔铝板的最大应力为?滓 0dxs(0.5)=21.85MPa。试验中的结果为22.447 8MPa,误差为0.5978MPa。结果满足工程运用要求。 以尺寸为1400mm1600mm,厚度为2.5mm 铝板在 1.5kPa 均布风压作用下结果来验证分析。经过建模计算分 析,该铝板最大变形为9.9mm,最大应力为14.5MPa。当相同 规格铝板孔隙率为0.2 时,在相同边界条件及荷载作用下, 最大变形为11.5439mm,应力为35.6MPa。利用推导公式计算 最大变形为9.9Line(0.2)=11.062mm,比较接近建模计算 结果11.54。满足工程要求。最大应力为14.5dxs(0.2) =29.5MPa。相对建模结果35.6MPa,存在偏差。偏差率为 17%。对于该计算结果,假设穿孔铝板材质为3003-H24,根据 《铝合金结构设计规范》,该铝板强度设计值为100MPa。铝 板变形按L/100 控制,则铝板变形限值为1400mm/100=14mm, 变形利用率为82%,强度利用率为35.6%。由结果可知,该铝 板主要是变形起控制作用。 由此可见,在工程实际中可以按照归纳公式计算变 形,其结果具有较高准确度。对于应力,为了保证安全,建 议控制按归纳公式计算穿孔铝板强度的利用率在70%以下。 结束语文章通过试验分析均匀开孔和未开孔铝板之间对应的 关系,整理计算结果,归纳出不同孔隙率铝板最大的变形及 应力之间的关系。利用这一计算方法,能够简化穿孔铝板计 算,提高效率。 参考文献 [1]GB50429-2007.铝合金结构设计规范[S]. [2]Mathcad 使用教程[Z]. [3]Strand7 帮助文件[Z]. 文档资料:均匀穿孔铝板在均布荷载作用下的简单计算探究 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档:吹扫捕集气相色谱法测定地表水中松节油 国内工业设计的现状和 双创时代设计发展之路探讨 风电场规划开发容量优化方法研究 分析水利大坝在 造孔施工中常见问题的处理 我国风力发电水平发展趋势的统计分析 道路对 Lotka―Volterra 竞争系统稳定性的影响 明胶硼酸盐玻璃基复合材料体系中固相 粒度对骨水泥性能的影响 关于遥感技术在地籍测绘领域的应用分析 本溪市某尾 矿库坝体稳定性分析 预防颈椎病的数控显示器底座设计 电镀锌、镉钝化膜附着 力测试方法辨析 基于安卓系统的蓝牙排爆小车创新设计 浅谈地铁动力照明系统 安装工艺要点 葡萄抗寒露地栽培技术的探讨 浅谈防火监督工作的发展趋势 感谢你的阅读和下载*资源、信息来源于网络。本文若侵犯了您的权益,请留言或者发站内信息。我将 尽快删除。*

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