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轻量化设计:计算基础与构件结构-加固盘

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了阻止板场的凸起,实际中通常有目的地采用下弦杆来进行加固。图19-7 加固盘[KOL 58]a)可能的对称凸起形状 b)反对称凸起形状图19-7示范性地显示了这样的一个情形。对于反对称凸起的情形,可立即确定出临界凸起应力,该应力对应于一半宽的盘。如果杆的抗弯刚度足够,这种情形是非常有可能发生的。图19-8加固盘的凸起值[KOL 58]用于阻止凸起的弦杆的最小刚度是反对称的极限情况。

轻量化设计:计算基础与构件结构-加固盘

为了阻止板场的凸起,实际中通常有目的地采用下弦杆来进行加固。为说明这一点,这里选择一个、两个或者三个弦杆,它们都设置在力作用的方向上。

加固(在边缘或者在中间)通常根据盘的大小来确定。对于这类加固的有效性来说,首先需要知道的是,一个弦杆必须具有什么样的刚度,以能达到有效的支承效果。

因为这一问题数学上求解比较困难,所以选择一个带有中间弦杆的盘进行示范性的研究。出于简化的原因,这里做出如下假设:

●盘与加固件采用同样的材料;

●加固件与盘的重心轴基本落在盘的中心平面上;

●弦杆的扭转刚度应当可以忽略。

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图19-7 加固盘[KOL 58]

a)可能的对称凸起形状 b)反对称凸起形状

图19-7示范性地显示了这样的一个情形。

根据下弦杆的刚度大小,可能会出现两种情况:

●盘与弦杆一起对称性地凸起,即弦杆刚度太小了;

●盘反对称凸起。这里,弦杆总的来说保持平直,即弦杆刚度太大了。

对于反对称凸起的情形,可立即确定出临界凸起应力(19.3节中情形2),该应力对应于一半宽的盘。据此,由方程式(19.17)可得(n=1,α=2α):

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最小波纹数对应于m=2α。如果杆的抗弯刚度足够,这种情形是非常有可能发生的。这样的情形下,即使进一步提高刚度,临界凸起应力也不能再提高。

在对称凸起的情形下,弦杆只呈现很小的抗弯刚度。凸起形状可由下式确定:

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现有的边界条件为:一端是铰支,另一端为在弹性基体上的底板(板与弦杆的弯曲相同)。这一问题最终引出特征值方程:

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在该方程中引入了如下的简化式:(www.xing528.com)

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以及系数:

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在方程式(19.46)中还有四个未知量,只能通过试验求解。一般来说,可按照后面介绍的方法进行求解。这里,δ值是预先设定的,k可作为刚度γ的变化给出,示例如图19-8所示。

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图19-8加固盘的凸起值[KOL 58]

用于阻止凸起的弦杆的最小刚度是反对称的极限情况。如果现在由方程式(19.44)分解凸起值:

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并代入方程式(19.47),则由方程式(19.46)的解即可确定系数γ,由此可得出弦杆尺寸。

按上面的计算,并考虑到:

●对于α>2,凸起值不发生根本变化;

●因为基于b/2,有k极限≈16。

则可得出下面的简化方程:

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与最小刚度:

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对于确定的几何比例(δαλω),根据预先给出的波纹数m,可计算出弦杆的最小要求抗弯刚度。

采用这种解法可得出相反的吊挂曲线(图19-9),曲线取决于结构的几何形状,并描述了弦杆的最小刚度。

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图19-9 阻碍凸起的弦杆的最小刚度变化过程[KOL 58]

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