此页面将介绍如何计算主膜应力和主弯曲应力(Pm 和 Pb)。
这些应力的计算包括多个步骤。首先重新计算应力分类线 (SCL) 指定的局部坐标系中的六个全局应力张量。然后,使用以下公式沿 SCL 对六个局部应力张量(σN、σT、σH、τNT、τTH、τHN)求积分,以获得总载荷(FN、FT、FH、FNT、FTH、FHN):
其中 T 是沿 SCL 的位置。
然后,为所有 6 个分量计算膜应力 (F/A)。对于长度为 t 的 SCL,
主膜应力 () 将通过分量由方程 7 到 12 给出的张量获得。这些应力通过重算主轴方向的此张量获得。
接下来,将通过从总应力分布减去膜应力求出弯曲应力。该过程是逐个应力点进行的。首先,为长度为 t 的 SCL 求出力矩载荷分布。然后,对力矩载荷分布求积分以获得横截面上的力矩。
应使用梯形积分计算这些积分。后续结果用于通过以下公式计算长度为 t 的 SCL 的弯曲应力 (Mc/I):
下一步是计算 SCL 各端的主应力 ()。这些主膜应力加上弯曲应力由分量通过替换 T = 节点 1 和 T = 节点 2 获得的张量计算得出。
膜应力通过方程 7 到 12 获得,弯曲应力通过方程 16 到 18 获得。注意有两组主应力:一组是当 T = 节点 1 时,另一组是当 T = 节点 2 时。同样,主应力通过重算主轴方向的张量获得。
此时已获得所有主膜应力、
以及主膜应力和弯曲应力之和,
需要这些值才能确定输出标量:
将根据两种不同的组合方法(最大剪切应力和 Von Mises 应力)计算和输出这两个标量值。下表列出了用于每个值和计算方法的方程:
表 1:每种计算方法的 Pm 和 (Pm + Pb) 方程 | |||
---|---|---|---|
最大剪切应力方法 | Von Mises 应力方法 | ||
Pm = 以下项最大值:
|
[25] | [27] | |
(Pm + Pb) = 以下项的最大值:
|
[26] * | [28] * |
* 注意:方程式 26 和 28 必须都计算两次,因为存在两组值:一组是当 T = 节点 1 时,另一组是当 T = 节点 2 时。输出量以具有最大结果值的节点为基准。
最后,通过以下应力组合方法简单的差值方程式计算得出主弯曲应力强度 (Pb):
Pb = (Pm + Pb) - Pm[29]
参考:ASME SGDA-99-2,针对小组委员会的拟议非必要附录 III & VIII,有限元分析应力结果的解释,第 4 版,2000。