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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第45卷    第10期    总第242期    2014年10月

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文章编号:1672-7207(2014)10-3392-06
基于叠加修正法的承弯组合结构临界预紧力研究
董晓传,金淼,张杰,姚阳

(燕山大学 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,河北 秦皇岛,066004)

摘 要: 为了准确计算承弯组合结构的临界预紧力,保证组合结构整体性,提出采用叠加修正法计算组合结构x方向应力场。研究中建立承弯组合结构临界预紧力的平面应变理论计算模型,提出开缝判据,对Airy应力函数求解的x方向应力场进行分析,确定误差来源,通过叠加修正法对应力函数计算结果进行改进,并将x方向应力的叠加修正理论解与有限元模拟解进行对比,证明该方法的可行性,最后结合临界开缝判据公式,推得临界预紧力理论计算公式,并进行实验验证。研究结果表明:叠加修正法得到的临界预紧力理论计算结果与实验结果吻合良好,最小相对误差为4.0%,最大相对误差为9.8%,能够保证承弯组合结构的整体性并为预紧组合结构的设计提供理论依据。

 

关键词: 组合结构;整体性;临界预紧力;叠加修正法;应力函数

Critical preload of bearing-bending composite structure based on superposition-correction approach
DONG Xiaochuan, JIN Miao, ZHANG Jie, YAO Yang

Key Laboratory of Advanced Forging & Stamping Technology and Science, Ministry of Education,
Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China

Abstract:Aiming at the critical preload of bearing-bend composite structure, the superposition-correction approach was proposed to refine the x direction stress field of Airy stress function for protecting the integration. According to the slotting criteria, the plane strain theoretical model of bearing-bend composite structure was established. Then the σx of the middle section calculated by Airy stress function, was analyzed to determine the source of error. The theoretical result of stress function was further refined with the superposition-correction method. The method was proved by the comparison of refined theoretical results and FEM simulation results. At last, the calculation formula of critical preload was derived. The results show that theoretical results are in good agreement with the experimental results, and the minimum relative error between theoretical results and experimental results is 4.0% while the maximum relative error is 9.8%. The critical preload calculated by superposition-correction approach can ensure the integration of bearing-bend composite structure, and it is also able to provide theoretical basis for the design of prestressed composite structure.

 

Key words: composite structure; integration; critical preload; superposition-correction method; stress function

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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