理論解VS數(shù)值解,矩形容器橫向加固
矩形容器使用橫向加固圈時,會將橫向加固圈當(dāng)做一個簡支的支撐點(diǎn),并計算橫向加固圈單位長度上的載荷Fi,再將Fi當(dāng)做均布載荷來校核加固圈的慣性矩是否滿足要求。
那么橫向加固圈的公式為啥長這樣呢?

試著推導(dǎo)如下:

從以上的推導(dǎo)可以看出,這個反力本來是應(yīng)該是一個靜不定結(jié)構(gòu),需要復(fù)雜求解。但是規(guī)范進(jìn)行了巧妙的簡化,使得公式非常簡單。那么這種簡化的精度如何呢?對于工程實際的應(yīng)用是否足夠了呢?
為此我們可以試算一下:
翻到NB/T 47003.1-2009的第153頁,有D型(橫向加固型)矩形容器的一個試算案例。已知了橫向梁的位置。

根據(jù)公式,F(xiàn)i的計算結(jié)果如下:

為了核算Fi值,我們采用有限元驗證一下這個公式的反力和實際相差多少。
首先選擇了平面桿單元BEAM3,由于只是為了求支反力,所以梁的尺寸并不重要,只要加強(qiáng)梁的位置即約束的位置正確,施加的是三角形的液柱靜壓力即可。
載荷施加如圖所示:

求解后,查詢各個節(jié)點(diǎn)處的反力

和規(guī)范對比一下:
| 規(guī)范公式 | 數(shù)值解 | 差值比% | |
| 第1段(節(jié)點(diǎn)2) |
17.84 |
19.85 | 10.1% |
| 第2段(節(jié)點(diǎn)3) |
23.90 |
22.96 | -4.09% |
| 第3段(節(jié)點(diǎn)4) | 28.88 | 28.77 | -0.38% |
| 第4段(節(jié)點(diǎn)5) | 31.36 | 35.24 | 11.0% |
對比可以知道規(guī)范公式還是有一定誤差的。
命令流如下,有興趣的可以驗證一下。
/filename force,moment calculation
/units, si
/title, beam calculation NBT47003 P155
L1=1600
L2=2600
L3=3500
L4=4300
L5=5000
p1=9.8*0.001*0.001*L1
p2=9.8*0.001*0.001*L2
p3=9.8*0.001*0.001*L3
p4=9.8*0.001*0.001*L4
p5=9.8*0.001*0.001*L5
area1=100
inertia=833.33
e1=191000
height=10
/prep7
n,1,0,0,0
n,2,L1,0,0
n,3,L2,0,0
n,4,L3,0,0
n,5,L4,0,0
n,6,L5,0,0
Et,1,beam3
MP,ex,1,e1
mp,prxy,1,0.3
R,1,area1,inertia, height
e,1,2
e,2,3
e,3,4
e,4,5
e,5,6
Finish
/solu
D,1,ux,0
D,1,uy,0
D,2,uy,0
D,3,uy,0
D,4,uy,0
D,5,uy,0
D,6,uy,0
D,6,ux,0
Esel,all
Sfbeam,1,1,pres,0,p1
Sfbeam,2,1,pres,p1,p2
Sfbeam,3,1,pres,p2,p3
Sfbeam,4,1,pres,p3,p4
Sfbeam,5,1,pres,p4,p5
Solve
finish
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