[发明专利]一种焊接钢结构三维简化节点结构应力法

权利要求书

1.一种焊接钢结构三维简化节点结构应力法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对于三维实体单元，若满足沿板厚方向多于2个节点且沿板厚方向的节点共线，则将沿厚度方向的一组节点力等效为厚度中线上的合力与合力矩；

S2：当沿焊缝方向焊缝中线上的节点总数不低于3个时，对于任意一个中间节点处的结构热点应力仅由本节点及相邻两节点的节点力和单元长度来表示；

S3：考察垂直于焊缝长度方向的横向应力沿焊缝长度方向变化情况，若某节点处的应力变化不超过0.01％，则称该节点处横向应力变化不明显；

S4：若某节点处的横向应力变化不明显且沿焊缝长度方向网格均匀划分，则该节点处的结构热点应力简化为仅由该节点处的节点力及单元长度来表示；

所述步骤S1包括：对于三维实体单元，若满足沿板厚方向多于2个节点且沿板厚方向的节点共线，则将沿厚度方向的一组节点力F_ki等效为厚度中线上的合力F_k与合力矩M_k，如公式(1)所示：

式中，F_ki,i＝1,2,3,...为某节点k处沿厚度方向共线的一组节点力，F_k,M_k分别为节点力F_ki相对于截面中线的合力和合力矩，y_i为力F_ki到中线的距离；

所述步骤S2包括：当沿焊缝方向焊缝中线上的节点总数n≥3时，对于任意一个中间节点k(1＜k＜n)处的结构热点应力σ_sk仅由本节点及相邻两节点的节点力和单元长度来表示，如公式(2)所示：

式中，σ_sk为节点k处的结构热点应力，t为板厚，l_k为节点k处沿焊缝方向的单元长度；

所述步骤S3包括：考察垂直于焊缝长度方向的横向应力σ_x沿焊缝长度方向变化情况，若某节点k处的应力变化不超过0.01％，如公式(3)所示，则称该节点k处横向应力变化不明显：

式中，σ_x,k-1,σ_x,k,σ_x,k+1分别为节点(k-1),k,(k+1)处的横向应力；

所述步骤S4包括：若某节点k处横向应力变化不明显且沿焊缝长度方向网格均匀划分，则该节点处的结构热点应力简化为仅由该节点k处的节点力及单元长度来表示，如式(4)所示：