2020-10-10
据了解,打孔铝单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,有学者进行了试验分析得出孔隙率与铝板越大的变形及应力之间的关系。经试验后得出如下结论及验证:
(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,该结果只适合于四周约束X,Y,Z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,只变化了孔隙率,其他的变量没有改变,同时末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。其一,计算出相同规格未开孔铝板的越大变形d。和较大应力o。比如试验中的4.68Imm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)=12725。那么孔隙率为0.5的铝板变形为dxLine(0.5),即1.2725x468lmm=5.957mm。试验中的结果是59083mm,误差为00487mm。该打孔铝单板的较大应力为ooxdks(0.5)-2185MPa。试验中的结果为224478MPa,误差为0.5978MPA。结果满足工程运用要求。
以尺寸为1400mmx1600mm,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,该铝板较大变形为99mm,较大应力为14.5MPa。当相同规格铝板孔隙率为02时,在相同边界条件及荷载作用下,较大变形为115439mm,应力为356MPa。利用推导公式计算较大变形为99×line(0.2)=11.062mm,比较接近建模计算结果1154。满足工程要求。较大应力为145xdxs(0.2)-295MPa。相对建模结果35.6MPa,存在偏差。偏差率为17%。对于该计算结果,假设打孔铝单板材质为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,为了保持安全,建议控制按归纳公式计算打孔铝板强度的利用率在∶70%以下。
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