徐喆喆喆+楊曉林+賀雨+王斐+劉芬良

摘 要：開口薄壁圓管構(gòu)件在受扭矩及彎矩作用時(shí)的變形與閉口圓柱截面試件截然不同。本文分析開口薄壁圓筒在彎扭組合變形作用下的應(yīng)力及應(yīng)變的大小、方向并進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，并用ABAQUS有限元軟件分析該開口薄壁圓筒的應(yīng)力、應(yīng)變及彎矩、扭矩，最后將其與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：開口薄壁圓筒 彎扭組合 應(yīng)力 應(yīng)變 ABAQU分析

中圖分類號(hào)：TP317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0028-02

在工程領(lǐng)域中，可以理論分析結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變等情況，還可以采用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)構(gòu)件模型進(jìn)行分析測(cè)量，還可以采用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行分析，ABAQUS能夠求解廣泛的線性和非線性問題，包括結(jié)構(gòu)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、熱響應(yīng)等。本文采用電測(cè)法測(cè)定開口薄壁圓筒在彎扭組合下的應(yīng)力、應(yīng)變情況，并用ABAQUS對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行分析，并將結(jié)果與電測(cè)法及理論計(jì)算相比較。

1 開口薄壁圓管彎扭組合試驗(yàn)裝置

圖1所示為開口薄壁圓管彎曲扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖及照片，它主要由試件、底座、兩端支座、加載手輪、荷載傳感器等部分組成，表1為構(gòu)件參數(shù)。

本實(shí)驗(yàn)采用電測(cè)法對(duì)該開口薄壁圓筒進(jìn)行測(cè)量。擬定加載方案，先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0分4～6級(jí)加載，均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次，要求數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好即可。

2 測(cè)點(diǎn)布置及應(yīng)變測(cè)量

在圓軸上的橫截面B、D的上、下兩點(diǎn)分別貼上三軸應(yīng)變花，使應(yīng)變花的各應(yīng)變片的方向分別沿0°和±45°應(yīng)變的測(cè)量用1/4橋測(cè)出。

在試件的1/2長(zhǎng)度和1/4長(zhǎng)度處選兩個(gè)截面作為應(yīng)變測(cè)試截面，布置測(cè)點(diǎn)如圖2所示，共有4個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別測(cè)定與桿軸線方向成0°、45°、-45°三個(gè)方向的應(yīng)變。表2為試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。

3 ABAQUS分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)所給參數(shù)，在ABAQUS中建立模型，見圖3。

ABAQUS有限元分析軟件可以分析構(gòu)件模型區(qū)域性應(yīng)力、應(yīng)變分布情況。

4 結(jié)語(yǔ)

開口薄壁圓筒在彎扭組合作用下，應(yīng)力應(yīng)變情況均大于未開口薄壁圓筒在相同彎扭組合作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況，由于截面有開口，慣性矩理論計(jì)算公式均為不開口情況，對(duì)于開口情況的慣性矩公式并不適用。而由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與表3ABAQUS分析的對(duì)比來(lái)看，未開口薄壁圓筒彎矩和扭矩試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)和ABAQUS分析數(shù)據(jù)較為接近。

參考文獻(xiàn)

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