[发明专利]Y型管节点应力集中系数计算方法、装置及可存储介质

说明书

本发明公开了一种Y型管节点应力集中系数计算方法、装置及可存储介质，其中方法包括：考虑所述Y型管仅由所述第一平面承受扭矩荷载的情况；在所述Y型管具有不同几何参数的条件下，建立多个所述Y型管节点在所述第一平面的应力集中系数计算模型；将所述扭矩荷载的条件仿真施加在多个所述计算模型上，统计各个模型的计算结果并对所述计算结果进行参数敏感性分析；根据参数敏感性分析结果，确定所述上弦杆的一侧及所述弦杆的应力系数峰值，根据所述应力系数峰值进行非线性拟合分析，得到在所述第一平面的应力峰值计算模型，根据该模型获取最终的应力系数峰值；本发明完善空间管节点应力集中系数计算体系。

技术领域

本发明涉及节点设计技术领域，更具体的说是涉及一种Y型管节点应力集中系数计算方法、装置及可存储介质。

背景技术

目前，三平面Y型管节点是一种典型的空间管节点，多见于中国东南沿海潮间带区域海上风机三桩基础结构中。海上风机基础结构在服役期内需要抵御复杂的循环荷载，如风荷载、波浪荷载、海流荷载、水位变化、海生物生长和冲刷淘蚀等。因此，疲劳安全评价是海上风机基础结构设计的重要环节。

但是，针对管节点的疲劳设计最常采用的方法是基于热点应力的S-N曲线法。首先根据管节点各杆件承受的外荷载计算管节点各撑杆上的名义应力，其次根据公式计算不同荷载作用下的应力集中系数值，再次将名义应力与应力集中系数峰值相乘得到热点应力，最后根据热点应力值和材料的S-N曲线得到管节点疲劳寿命。综上，如何准确地预测出管节点应力集中系数是进行结构疲劳安全评价的重要依据。国内外已经有不少针对不同类型管节点应力集中系数的推荐公式，但是尚缺乏三平面Y管节点在扭矩荷载作用下应力集中系数峰值的相关计算方法，无法全面把握节点应力集中程度。

因此，如何提供一种能够解决上述问题的Y型管节点应力集中系数计算方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Y型管节点应力集中系数计算方法、装置及可存储介质，完善空间管节点应力集中系数计算体系，计算出来在扭矩载荷作用下的应力集中系数后，为疲劳评估提供了设计依据和基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Y型管节点应力集中系数计算方法，其中所述Y型管包括连接于一点的上弦杆、弦杆及撑杆，且所述Y型管的节点工作于第一平面、第二平面及第三平面，包括：

考虑所述Y型管仅由所述第一平面承受扭矩荷载的情况；

在所述Y型管具有不同几何参数的条件下，建立多个所述Y型管节点在所述第一平面的应力集中系数计算模型；

将所述扭矩荷载的条件仿真施加在多个所述计算模型上，统计各个模型的计算结果并对所述计算结果进行参数敏感性分析；

根据参数敏感性分析结果，确定所述上弦杆的一侧及所述弦杆的应力系数峰值，根据所述应力系数峰值进行非线性拟合分析，得到在所述第一平面的应力峰值计算模型，根据该模型获取最终的应力系数峰值。

优选的，所述Y型管节点在所述第一平面的应力集中系数计算模型的具体表达式为：

式中，α为上弦杆长细比，β为弦杆–上弦杆直径比，γ为上弦杆径厚比，τ为上弦杆壁厚比，θ为弦杆–上弦杆夹角。

优选的，所述第一平面的应力峰值计算模型的具体表达式为：

式中，SCF为应力峰值，α为上弦杆长细比，β为弦杆–上弦杆直径比，γ为上弦杆径厚比，τ为上弦杆壁厚比，θ为弦杆–上弦杆夹角。

优选的，α的参数范围为[6,15]，β的参数范围为[0.4,0.75]，γ的参数范围为[25,40]，τ的参数范围为[0.5,0.9]，θ的参数范围为[30°，60°]。