[发明专利]一种基于直接强度法的铝构件受弯分析方法

说明书

本发明公开一种基于直接强度法的铝构件受弯分析方法，包括：获取铝构件的弹性屈曲临界弯矩M_cre、屈服弯矩M_y，并根据获取的M_cre、M_y计算铝构件的相对长细比λ₁；根据铝构件的相对长细比λ₁获得稳定系数并根据和M_y计算整体屈曲临界弯矩M_ne；通过有限元分析获得该铝构件的局部屈曲临界弯矩M_crl，进而根据M_crl和M_ne计算柔度系数λ；利用直接强度法根据柔度系数λ以及公式计算获得整体及局部屈曲临界弯矩M_nl；根据公式M_u＝min(M_ne,M_nl)获得铝构件受弯杆件的极限弯矩M_u，并根据该极限弯矩M_u及屈服弯矩M_y计算铝构件实际稳定系数获取该铝构件受弯全截面抵抗矩W，并根据M_u、W以及计算全截面有效的应力值σ，并与铝构件强度设计值进行比较以获知该铝构件的受弯稳定性能。

技术领域

本发明涉及建筑工程、建筑材料技术领域，更具体地涉及一种基于直接强度法的铝构件受弯分析方法。

背景技术

铝合金材料具有众多“绿色”的优点：一是污染少，耐腐蚀，易于再生，有利环保；二是重量轻，重量约为钢材的三分之一，减轻结构重量，节省建筑材料；三是强度高，高强度的铝合金已经达到钢材强度，甚至能超过钢材；四是易加工、装饰效果好、花色丰富、耐辐射、无毒性、冲击吸收性强、应用广泛，因此，各工业领域大量采用铝合金作为主要材料，以响应国家大力提倡绿色建筑的理念，建设环境友好型、资源节约型的新经济体。

但是，铝合金由于模量低，而且大量工程中普遍采用薄壁型材，导致铝合金截面容易发生变形和屈曲失稳现象，对于薄壁开腔铝合金截面，局部屈曲与稳定是最为关键的影响承载力的因素，为保证结构的合理性、安全性、经济性，需要全面的考虑开腔截面在实际受弯过程中是否发生局部及整体稳定的问题。目前按国内外相关规范及研究表明，现阶段铝合金截面设计普遍采用的有效宽度法，且主要针对对称的相对简单截面，如工字型及H型，通过有效宽度的概念来考虑薄壁铝合金的屈曲后强度，这一概念只针对于单一对称的加劲肋截面方式，对临界屈曲应力的求解也只针对于均匀受压板件，同时忽略板组效应的作用，计算公式复杂，特别对建筑单元体幕墙立柱这种复杂截面适用性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种全截面有效、无需进行复杂的等效宽度的判定，适用性强的基于直接强度法的铝构件受弯分析方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于直接强度法的铝构件受弯分析方法，其包括：

获取铝构件的弹性屈曲临界弯矩M_cre、屈服弯矩M_y，并根据获取的弹性屈曲临界弯矩M_cre、屈服弯矩M_y计算铝构件的相对长细比λ₁；

根据铝构件的相对长细比λ₁获得稳定系数并根据稳定系数和屈服弯矩M_y计算整体屈曲临界弯矩M_ne；

通过有限元分析获得该铝构件的局部屈曲临界弯矩M_crl，进而根据局部屈曲临界弯矩M_crl和整体屈曲临界弯矩M_ne计算柔度系数λ；

利用直接强度法根据柔度系数λ以及公式

计算获得整体及局部屈曲临界弯矩M_nl；