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)行試驗測量，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，最后將其與試驗結(jié)果進(jìn)行對比分析。

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：TP317 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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，還可以采用實驗的方法對構(gòu)件模型進(jìn)行分析測量，還可以采用ABAQUS有限元分析軟件對其進(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)、動態(tài)、熱響應(yīng)等。本文采用電測法測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對該構(gòu)件進(jìn)行分析，并將結(jié)果與電測法及理論計算相比較。

1 開口薄壁圓管彎扭組合試驗裝置

圖1所示為開口薄壁圓管彎曲扭轉(zhuǎn)實驗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)。

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

2 測點布置及應(yīng)變測量

在圓軸上的橫截面B、D的上、下兩點分別貼上三軸應(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)變的測量用1/4橋測出。

在試件的1/2長度和1/4長度處選兩個截面作為應(yīng)變測試截面，布置測點如圖2所示，共有4個測點，每個測點分別測定與桿軸線方向成0°、45°、-45°三個方向的應(yīng)變。表2為試驗測試結(jié)果。

3 ABAQUS分析

根據(jù)實驗所給參數(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

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，慣性矩理論計算公式均為不開口情況，對于開口情況的慣性矩公式并不適用。而由表2實驗結(jié)果與表3ABAQUS分析的對比來看，未開口薄壁圓筒彎矩和扭矩試驗測試數(shù)據(jù)和ABAQUS分析數(shù)據(jù)較為接近。

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