一种双层铝合金加筋型材的结构等效方法

摘要

本发明公布了一种双层铝合金加筋型材的结构等效方法，其特征在于：首先根据铝合金型材的结构和变形特点，列写型材等效刚度矩阵，然后根据板壳理论和弹性力学，求出铝合金型材等效刚度矩阵中的每一个元素，最后设计一种各向异性薄板，使该薄板的长度等于双层铝合金加筋型材的长度，宽度等于型材的宽度，厚度等于型材的厚度，面密度等于型材的等效密度，刚度等于型材的等效刚度，那么该薄板的整体力学性能等效于双层铝合金加筋型材的整体力学性能，在数值计算中就可用该薄板来代替双层铝合金加筋型材，从而可快速构建由双层铝合金加筋型材为主体生产的各种车辆的近似模型，大幅提升有限元建模效率，减少仿真时间，有利于缩短产品的研发周期。

主权项

一种双层铝合金加筋型材的结构等效方法，其特征在于，该方法包括：步骤A，根据双层铝合金加筋型材的结构和变形特点，列写双层铝合金加筋型材的等效刚度矩阵；双层铝合金加筋型材的厚度远小于其长度和宽度，因此上、下面板和筋板厚度方向的应力可忽略不计，可将其简化成板壳来研究，同时铝合金型材上、下面板和筋板厚度远小于两面板的间距，即型材局部弯曲刚度远小于整体刚度，其引起的弯矩可忽略，根据板壳理论，铝合金型材在拉压、弯曲和扭转作用下的变形方程可表示为:其中，N₁₁、N₂₂分别为铝合金型材横向和纵向的正应力，N₁₂为铝合金型材的切应力，M₁₁、M₂₂分别为铝合金型材横向和纵向的弯矩，M₁₂为铝合金型材的扭矩，ε₁₁、ε₂₂分别为铝合金型材的横向和纵向的正应变，ε₁₂为铝合金型材的切应变，κ₁₁、κ₂₂分别为铝合金型材横向和纵向的曲率变量，κ₁₂为板壳中性面的扭转曲率变量，D为铝合金型材的等效刚度矩阵,K₁₁₁₁为铝合金型材的横向刚度系数，K₂₂₂₂为纵向刚度系数，K₁₁₂₂为横向对纵向刚度的耦合系数，K₂₂₁₁为纵向对横向刚度的耦合系数，D₁₁₁₁为横向弯曲刚度系数，D₂₂₂₂为纵向弯曲刚度系数，D₁₁₂₂为横向对纵向弯曲刚度的耦合系数，D₂₂₁₁为纵向对横向弯曲刚度的耦合系数，D₁₂₁₂为扭转刚度系数；步骤B，根据板壳理论和弹性力学，求出铝合金型材等效刚度矩阵中的每一个元素；步骤C，设计一种各向异性薄板，使该薄板的长度等于双层铝合金加筋型材的长度，宽度等于型材的宽度，厚度等于型材的厚度，面密度等于型材的等效密度，刚度等于型材的等效刚度，那么该薄板的整体力学性能和双层铝合金加筋型材的整体力学性能等效，在数值计算中就可用该薄板来代替双层铝合金加筋型材，从而大幅消减计算规模。