[发明专利]组合荷载作用下长条形基座螺栓群受力分布的确定方法

权利要求书

1.一种组合荷载作用下长条形基座螺栓群受力分布的确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，将设备视为刚体，根据所安装设备基座的位置与形式确定组合荷载在长条形基座上的直接作用区域，所述直接作用区域为有限元的MPC的范围；

步骤S2，确定在组合荷载作用下主要承载螺栓的数目，并对选定螺栓沿纵向进行编号；

步骤S3，确定螺栓到形心所在纵轴的纵向距离l_i与到纵向弯矩加载区边界的纵向距离x_i；

步骤S4，将外载荷分解为拉力、横向弯矩与纵向弯矩，对长条形基座沿横向分为不相关的连续梁，根据梁的当量数目，分别确定拉力、横向弯矩与纵向弯矩在每一条梁上的分力；

步骤S5，根据弯矩平衡与力的平衡，计算分配系数；

步骤S6，按公式分别计算每个螺栓在拉力、横向弯矩与纵向弯矩的受力；

步骤S7，合成每个螺栓在拉力、横向弯矩与纵向弯矩作用下的受力；

步骤S8，合成每个螺栓在多个外力作用下的受力；

所述步骤S4中，基于连续梁理论，分别确定拉力F^l、纵向弯矩M^z与横向弯矩M^h在每一条梁上的分力，将长条形基座每一条看作独立的一条梁处理；

4.1)纵向弯矩作用

式中，M^z为总弯矩，单位Nmm，M_j^z为第j条梁在纵向弯矩作用下所分配到的纵向弯矩，单位Nmm，n_j为第j条梁的当量数，一条梁上有两排螺栓当量数为2，一条梁上有一排螺栓当量数为1；

4.2)拉力作用

式中，F^l为拉力，F_j^l第j条梁在拉力作用下所分配到的拉力，n_j为第j条梁的当量数，一排螺栓的梁当量数为1，两排螺栓的梁当量数为4；

4.3)横向弯矩作用

确定每一条梁上螺栓到弯矩作用区域MPC中心的横向距离y_j，弯矩作用下计算公式为：

式中，F_j^h是第j条梁上由横向弯矩所分配得到的拉或压力，单位N，M^h为分配所得的横向弯矩，m_j为第j条梁上的螺栓数目，y_j为第j条梁上螺栓到弯矩作用区域MPC中心的横向距离，单位mm；

所述步骤S5中，根据梁理论，离荷载越近的支座受力越大，受力大小和到加载区域边界的距离成反比；

5.1)纵向弯矩作用：

确定螺栓到设备外轮廓线区域的形心所在纵轴的纵向距离l_i到纵向弯矩加载区边界的纵向距离x_i，单位mm，则第j条梁在纵向弯矩作用下的分配系数k_j^z：

式中，k_j^z为在第j条梁纵向弯矩作用下的分配系数，l_i为螺栓到设备外轮廓线区域的形心所在纵轴的纵向距离，单位mm，x_i为到纵向弯矩加载区边界的纵向距离，单位mm；

5.2)拉力作用

确定螺栓到加载区边界的纵向距离x_i，取其倒数并求和，则第j条梁在拉力作用下的分配系数k_jl为：

式中，k_j^l为第j条梁在拉力作用下，x_i为到纵向弯矩加载区边界的纵向距离，单位mm；

5.3)横向弯矩

确定螺栓到加载区边界的纵向距离x_i，取其倒数并求和，则第j条梁在拉力作用下的分配系数k_j^h为：

式中，k_j^h为第j条梁在拉力作用下，x_i为到纵向弯矩加载区边界的纵向距离，单位mm；

所述步骤S6中，将每一条梁所分配的力，再分配到梁的承载螺栓上

6.1)纵向弯矩作用

处于设备外轮廓区域的形心处的螺栓内力小，忽略不计，取其为0，计算承载螺栓的受力，即：

式中，k_j^z为第j条梁的螺栓在纵向弯矩作用下的分配系数；M_j^z为第j条梁上的纵向弯矩，单位Nmm，x_i为第i个螺栓到荷载作用点的距离，单位mm，F_i^z为第i颗螺栓在纵向弯矩作用下受力，单位N；

6.2)拉力作用

式中，k_j^l为第j条梁的螺栓在拉力作用下的分配系数；F_j^l为第j条梁分配所得拉力，单位N，x_i为螺栓到荷载作用点的距离，单位mm，F_i^l为第i颗螺栓在拉力作用下受力，单位N；

6.3)横向弯矩作用

式中，k_j^h为第j条梁的螺栓在横向弯矩作用下的分配系数；F_j^h为第j条梁由横向弯矩分配所得拉力，单位N，x_i为螺栓到荷载作用点的距离，单位mm，F_i^h为第i颗螺栓在横向弯矩作用下受力，单位N。