基于workbench的支撑杆安全评价
在一个双层钢结构中，为了应对上层结构可能的超载风险，在下层适当空间增加一个支撑柱。该支撑杆为一根长1.255m，外径Φ40mm，壁厚3.68mm的钢管。本案例从强度和稳定性评价支撑杆的安全，强度方面，杆件的压应力不得超出其许用应力；稳定性方面，由于支撑杆为受压杆，且细长比较大（31.375），还需要考虑其稳定性。将同时满足以上要求的载荷定义为许用载荷。 材料的弹性模量为200GPa，许用应力为137MPa，根据钢管规格，其截面积A为0.00051239m2，截面惯性矩I为1.25E-07m4。强度要求：根据许用应力和截面积可以得到极限强度条件下的载荷F=7.02E+04N。 稳定性要求：支撑杆上下两端均固定在各层钢板上，因此支撑杆的受力条件为两端固定，长度系数μ取0.5，根据欧拉公式计算可得稳定极限载荷为6.27E+05N。 根据以上结果，该支撑杆的许用压载为7.02E+04N。 这里我们采用workbench计算稳定极限载荷，采用屈曲分析模块，创建如下的分析项目。 其中，静力分析的边界条件如下，压载边界A的force可以是任意值，稳定极限载荷等于该值乘以载荷放大系数(Load Multiplier)。一端固定，另一端采用remote displacement边界，只释放轴向位移，其余位移全部约束。这种设定就等效于压杆的两端固定边界。 计算结果（变形）如下，该变形和两端固定的压杆变形基本一致，载荷放大系数为6.1416e5，因此极限载荷为6.1416e5×1=6.1416e5N，与欧拉公式计算的结果基本一致。 针对压杆稳定计算我们做一些扩展，下图为各种支承约束条件下等截面细长杆临界载荷的欧拉公式，除了上述的两端固定约束条件，我们将其余的约束条件下的临界载荷也在workbench进行计算，核心在于边界条件的设定。支撑杆长度、截面、材料属性与上述保持一致。一端固定，一端铰支（μ=0.7）：根据欧拉公式，临界载荷为3.20E+05N。两端铰支（μ=1）：根据欧拉公式，临界载荷为1.57E+05。一端固定，一端自由（μ=2）：根据欧拉公式，临界载荷为3.92E+04N。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-07-05
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