1.一种剪扭组合荷载作用下薄壁梁极限强度计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤S1,根据截面中扶强材和纵骨的位置,将薄壁梁截面离散成板格单元,建立薄壁梁截面单跨计算模型,输入基本材料属性,所述基本材料属性包括截面材料屈服强度、弹性模量和泊松比;
步骤S2,施加剪力,合计薄壁梁截面竖向构件的横截面面积总和,忽略骨材构件的抗剪、抗扭能力,计算竖向板格的剪应力,根据纯剪作用下极限状态的剪流分布假设,计算截面中各水平板格的剪应力;
步骤S3,计算板格极限剪应力,将板格的剪应力带入板格极限状态应力方程中,计算得到考虑剪力作用后的扭转极限剪应力;
步骤S4,以计算得到的扭转极限剪应力,计算各板格的宽厚比,构建扭转过程中剪应力与剪应变的关系曲线;
步骤S5,对薄壁梁施加一个扭转角,计算各板格的剪应变,根据剪应力应变关系计算板格的剪应力,合计每一块板格对扭矩的贡献计算得到扭矩,增加扭转角进行迭代计算,以迭代过程中扭矩的最大值作为考虑剪力作用后的极限扭矩;
所述步骤S2中,竖向板格单元总面积计算公式为:其中,n为总的板格数目,li为第i块板格的宽度,mm;ti为第i块板格的厚度,mm;sinθi为第i块板格与水平线的夹角;
竖向板格剪应力为:
F为施加的剪力,另外由于剪流的环流效应,使得薄壁梁水平板格中存在剪应力;依据薄壁梁纯剪作用下剪流分布规律,结合竖向板格的剪应力,计算得到水平板格的剪应力;
所述步骤S3中,对于四边简支的板格极限剪应力τC,计算公式如下:2
其中,τC为板格的极限剪切强度;ReH‑P为板格的材料屈服强度,N/mm ;Cτ为屈曲折减因子,有:λ为板格的参考长细比,有:
K为屈曲因子,有:
2
σE为板格的参考应力,N/mm;
2
其中,E为材料弹性模量,N/mm;t为板格净厚度,mm;a、b分别为板格长度和宽度,mm;
根据已求得的剪力作用下的剪应力和板格极限剪应力,计算剪力作用后的扭转极限剪应力,计算公式为:τcr=τC‑τs
2 2
其中,τcr为考虑剪力作用后的扭转极限剪应力,N/mm ;τC为板格极限剪应力,N/mm;τs2
为剪力作用下板格剪应力,N/mm;
所述步骤S4中,β为板的宽厚比,计算公式为:
2 2 2
其中,b为板格宽度,mm,t为板格净厚度,mm,E为材料弹性模量,N/mm,ReH‑P为板格的材2
料屈服强度,N/mm;
根据板宽厚比这一属性,构建板格扭转过程中剪应力与剪应变的曲线关系,如下所示:其中,γE为单元应变,γy为单元达到屈服时的应变,由下式确定:2
其中,ReH‑P为板格的材料屈服强度,N/mm,G为剪切模量;
所述步骤S5中,给薄壁梁一个初始扭转角,根据板格到截面形心的距离,计算在初始扭转角下每一块板格的应变,根据剪应力与剪应变关系求出每一块板格的剪应力,乘以板格面积得到每一块板格的剪力,再乘以板格对横截面形心的距离得到力矩,累计所有板格的力矩,得到在初始扭转角下薄壁梁截面约束扭转的扭矩。