[发明专利]一种加垫板角材弯曲应力的计算方法

说明书

本发明属于综合强度设计领域，涉及一种加垫板角材弯曲应力的计算方法。方法适用于角材简支、固支情况下最危险剖面截面弯曲应力的计算，且垫板与角材材料相同，该方法包括：考虑垫板与角材之间的摩擦力产生的横向剪应力，并依据横向剪应力，将垫板、角材作为整体抗弯结构进行强度分析。

技术领域

本发明属于综合强度设计领域，涉及一种加垫板角材弯曲应力的计算方法。

背景技术

目前加垫板角材抗弯强度计算时，将垫板与角材作为单独结构，根据弯曲刚度比进行载荷分配，得到角材及垫板分别所承受的载荷，然后计算危险剖面的弯曲应力后利用第四强度理论(考虑剪切应力)进行强度校核，其中弯曲应力为结构承载的关键应力，决定整个结构的承载能力。

目前加垫板角材抗弯强度计算方法，将垫板、角材视做单独结构，垫板、角材之中较小的承载能力决定整个结构的承载能力。该种方法未考虑到螺栓预紧力产生的垫板与角材之间摩擦力，因此未能将垫板、角材作为整体抗弯结构进行分析，导致计算结果较为保守，未充分发挥结构承载能力。

发明内容

本发明的目的：本发明充分考虑垫板与角材之间的摩擦力产生的横向剪应力，将垫板、角材作为整体抗弯结构进行强度分析，充分发挥结构承载能力。

本发明的技术方案：

一种加垫板角材弯曲应力的计算方法，适用于角材简支、固支情况下最危险剖面截面弯曲应力的计算，且垫板与角材材料相同，该方法包括：

考虑垫板与角材之间的摩擦力产生的横向剪应力，并依据横向剪应力，将垫板、角材作为整体抗弯结构进行强度分析。

考虑垫板与角材之间的摩擦力产生的横向剪应力，并依据横向剪应力，将垫板、角材作为整体抗弯结构进行强度分析，包括：

根据要求的螺栓拧紧力矩、预设的垫板与角材交界面摩擦系数K₁、螺栓本身尺寸计算得到螺栓预紧力P₁；

根据K₁和P₁，计算交界面摩擦力P₂；

根据已知的垫板、角材承弯有效宽度、螺栓中心轴到垫板处于角材R区的边界的距离dc、螺栓头直径dr、P₂，计算垫板与角材交界面剪应力τ₁；

根据外载荷、垫板的厚度与角材的底边厚度，计算垫板与角材作为整体的剖面剪应力τ₂；

若τ₁≥τ₂，将垫板、角材作为“强”整体结构，计算最危险剖面的弯曲应力时，将垫板与角材作为整体结构计算弯曲应力；

若τ₁τ₂，将垫板、角材作为“弱”整体结构，依据τ₁和τ₂的比值，将外载荷分为了由垫板与角材整体结构承担的一部分和由垫板与角材结构作为单独结构承担的另一部分；

根据上述分配，计算各自在最危险剖面截面产生的弯曲应力；

累加两者的弯曲应力，得到最危险剖面截面的总弯曲应力。

τ₁的计算公式为：

其中，K₂为交界面剪应力不均匀分布修正系数，b_max为垫板、角材承弯有效宽度。

对于τ₁≥τ₂，将垫板与角材作为整体结构计算弯曲应力，包括：

采用整体计算公式，计算弯曲应力σ_w1；整体计算公式为：