1.一种压扭组合作用下横撑极限强度计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤S1,根据荷载类型的不同,将横撑截面离散成一系列无相互作用的独立压杆、十字架、曲板单元;
步骤S2,按照受压单元的极限强度和尺寸,计算十字架、加强筋的极限轴向受压承载力;
步骤S3,考虑施加轴向压力的大小,计算曲板单元的剪切极限强度;
步骤S4,根据S3得到外围曲板的极限受剪承载力,计算得到横撑的受扭极限承载力;
步骤S5,针对不同的压力,重复步骤S3、S4,获得压扭组合荷载下极限强度的包络线。
2.如权利要求1所述的压扭组合作用下横撑极限强度计算方法,其特征在于,所述步骤S1中,根据荷载类型的不同,将横撑截面离散成一系列无相互作用的独立压杆、十字架、曲板单元;对轴向压力作用,根据加强筋的位置,将外围曲板离散成扶强材单元,中心十字架为板单元,轴力首先由中间十字架与加强筋承受,当轴力大于十字架和加强筋的极限轴向受压承载力的时,外围曲板才参与承担轴向压力;对扭矩作用,忽略主要支撑构件、扶强材的抗扭能力,仅将其作为曲板单元的支撑,只考虑外围曲板受扭,将两个加强筋中间的曲板作为曲板单元。
3.如权利要求1或2所述的压扭组合作用下横撑极限强度计算方法,其特征在于,所述步骤S2中,按照受压单元的极限强度和尺寸,计算十字架、加强筋的极限轴向受压承载力;
十字架的极限轴向受压承载力计算公式如下:式中,ti为第i个板格净厚度,mm;bi为第i个板格宽度,mm;n为十字架所划分的板格数目,σcxi为第i板格的极限受压强度;
四边简支板格受压屈曲的计算公式如下:σcx=CxReH‑P (2)式中,Cx为屈曲折减因子,有:ψ为应力比,取1;λ为板格的参考长细比,有:λc为板格的临界长细比,有:
K为屈曲因子,有:
2
σE为板格的参考应力,N/mm;
2
式中,E为材料弹性模量,N/mm;其他符号含义见公式(1);
加强筋极限轴向受压承载力计算公式如下:式中,A1i为第i个加强筋的横截面面积,σc1i为第i个加强筋的受压极限强度,计算公式如下(为简便期间,略去下标i):其中ReH‑p为材料的屈服强度,σE为扶强材欧拉屈曲临界应力,计算公式如下:式中E为材料弹性模量,I为惯性矩,A为横截面面积,L为计算长度。
4.如权利要求1或2所述的压扭组合作用下横撑极限强度计算方法,其特征在于,所述步骤S3中,考虑施加轴向压力的大小,计算曲板单元的剪切极限强度;
若F<F1+F2,认为轴向压力完全由十字架和加强筋承担,不考虑轴力对曲板扭转极限强度的影响,即曲板所受压应力σax=0;
若F>F1+F2,认为轴向压力由十字架和加强筋承担轴力为F1,此时曲板所受压应力σax为:
其中A为曲板的总面积,此时应考虑正应力对曲板剪切极限强度折减,组合荷载下曲板极限强度计算公式如下:
式中,Cax曲板板格的屈曲折减因子,计算公式如下:式中,λ为曲板的长细比,同公式(4),其中σE为曲板板格的临界应力,K为曲板屈曲因子,计算公式如下所示:
其中R为曲板的半径,tp为曲板的净厚度,d为曲板的长度。
5.如权利要求1或2所述的压扭组合作用下横撑极限强度计算方法,其特征在于,所述步骤S4中,根据S3得到外围曲板的极限受剪承载力,计算得到横撑的受扭极限承载力;
横撑受扭极限承载力计算公式如下所示:式中,n为截面的板格单元数;τcri为第i个板格的极限剪切强度;
li分别为第i个板格截面内的长度;ti分别为第i个板格的厚度;di分别为第i个板格到薄壁梁横剖面形心的距离。
6.如权利要求1或2所述的压扭组合作用下横撑极限强度计算方法,其特征在于,所述步骤S5中,针对不同的压力,重复步骤3、4,获得压扭组合荷载下极限强度的包络线。