【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程结构力学，具体地说，涉及一种薄壁构件截面内力解析计算方法。
技术介绍
1、薄壁构件一般是指截面厚度较薄的等截面直杆，其壁厚与截面的最大宽度或高度之比小于0.1，按照截面类型分为开口截面和闭口截面薄壁构件，截面由翼板与腹板组成。大量薄壁构件组成的框架、桁架等基本结构已经广泛应用于工业厂房、大临设施、大跨桥梁等重要工程结构中。明确薄壁构件关键截面的内力状态是进行各类复杂结构设计的基础，亦是评价结构服役期间可靠性的关键指标。
2、在结构设计初期，可采用不同尺度的有限元模型对结构进行分析，采用简化的杆系模型可直接得出薄壁构件内力状态，但是无法考虑局部构造对构件内力分布的影响；采用精细化板壳或实体有限元模型可以将各种构造细节充分考虑在内，但是只能得出构件的截面应力，无法得出截面内力。在结构服役期间，通常采用试验测试的方式得出构件的截面应变，不能直观的表明结构在各类荷载作用下的内力分布情况，不利于对结构整体受力情况的判断与针对性补强。
3、有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
2、一种薄壁构件截面内力解析计算方法，包括如下步骤：
3、步骤s1：根据薄壁构件截面应力的基本组成，将构件截面应力σ拆分为轴力正应力σn、弯曲正应力σm、约束扭转正应力σt；
4、步骤s2：根据各类应力在薄壁构件截面上的分布规律(截面各处的轴力正应力σn均相等，弯曲正应力σm、约
5、步骤s3：将构件截面应力σ减去轴力正应力σn可得出仅由弯曲正应力σm、约束扭转正应力σt所组成的截面正应力σ1；
6、步骤s4：根据薄壁构件截面弯曲正应力σm、约束扭转正应力σt的分布模式，计算弯曲正应力σm；
7、步骤s5：根据s4求解的弯曲正应力σm，计算截面翼板与腹板的有效宽度weff和对应的等效弯曲正应力σm-eff，得出构件的有效截面并计算有效截面的抗弯惯性矩ieff；
8、步骤s6：利用构件有效截面抗弯惯性矩ieff与截面等效弯曲正应力σm-eff求解截面弯矩m。
9、作为本专利技术的一种优选实施方式，按照s1中描述的各应力分布在截面上的分布规律，竖向弯曲正应力σmy、横向弯曲正应力σmx、约束扭转正应力σt关于截面微元(板厚t×截面微元长ds)的积分均为0，可按照∫σtds＝∫σmytds+∫σmxtds+∫σttds+∫σntds＝∫σntds＝n计算构件截面内力之一的轴力n与轴力正应力σn。
10、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述步骤s4中，计算竖向弯曲正应力σmy与横向弯曲正应力σmx，具体包括：
11、1).截面腹板竖向弯曲正应力σmy-fb等于剔除轴力正应力σn的截面腹板竖向弯曲正应力σ1-fb；
12、2).翼板上关于竖轴对称两点的横向弯曲正应力σmx大小相等方向相反，约束扭转正应力σt也是一样的分布规律，通过公式计算上翼板关于竖轴对称的任意两点m、n的竖向弯曲正应力σmy-u-m、σmy-u-n，通过公式计算下翼板关于竖轴对称的任意两点o、p的竖向弯曲正应力σmy-b-o、σmy-b-p；
13、3).腹板上关于横轴对称两点的竖向弯曲正应力σmy大小相等方向相反，约束扭转正应力σt也是一样的分布规律，可通过公式计算外侧腹板关于横轴对称的任意两点q、r的横向弯曲正应力σmx-w-q、σmx-w-r，通过公式计算内侧腹板关于横轴对称的任意两点s、t的横向弯曲正应力σmx-n-s、σmx-n-t。
14、作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤s6中，根据s5求解出有效截面后，上翼板与下翼板的等效弯曲正应力σmy-u-eff与σmy-b-eff即为考虑剪力滞后影响的上下翼板应力峰值σmy-u-max与σmy-b-max。
15、本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
16、本专利技术在使用该方法计算截面内力时，将复杂的薄壁构件截面应力状态分解为各类单一内力产生的应力，根据各类应力的基本分布模式，求解所需的截面内力，与现有技术相比，该方法能用于精细化板壳或实体有限元模型和实际结构中的薄壁构件内力测试，从应力结果得出内力，同时适用于开口截面和闭口截面薄壁构件，避免了现有技术中难以获取薄壁构件截面内力的问题。
17、下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
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1.一种薄壁构件截面内力解析计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种薄壁构件截面内力解析计算方法，其特征在于，按照S1中描述的各应力分布在截面上的分布规律，竖向弯曲正应力σMy、横向弯曲正应力σMk、约束扭转正应力σT关于截面微元，板厚t×截面微元长ds的积分均为0，可按照∫σtds＝∫σMytds+∫σMxtds+∫σTtds+∫σNtds＝∫σNtds＝N计算构件截面内力之一的轴力N与轴力正应力σN。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁构件截面内力解析计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，计算竖向弯曲正应力σMy与横向弯曲正应力σMx，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种薄壁构件截面内力解析计算方法，其特征在于，步骤S6中，根据S5求解出有效截面后，上翼板与下翼板的等效弯曲正应力σMy-U-eff与σMy-B-eff即为考虑剪力滞后影响的上下翼板应力峰值σMy-U-Max与σMy-B-Max。
【技术特征摘要】
1.一种薄壁构件截面内力解析计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种薄壁构件截面内力解析计算方法，其特征在于，按照s1中描述的各应力分布在截面上的分布规律，竖向弯曲正应力σmy、横向弯曲正应力σmk、约束扭转正应力σt关于截面微元，板厚t×截面微元长ds的积分均为0，可按照∫σtds＝∫σmytds+∫σmxtds+∫σttds+∫σntds＝∫σntds＝n计算构件截面内力之一的轴力n与轴力正...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永健，张太科，刘震北，刘双，邢子寒，陈炳耀，王琨，梁力，崔高炎，刘紫豪，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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