問題描述:
請(qǐng)問,在框架單元的應(yīng)力輸出表格中,Point,X2,X3 以及 SMax,SMin,SVM 各代表什么含義?
解答:
對(duì)于框架單元,SAP2000 既可以輸出整個(gè)橫截面上的合成內(nèi)力,如軸力、彎矩、剪力等;也可以輸出位于橫截面內(nèi)不同位置處的應(yīng)力分量(S11,S12,S13)和應(yīng)力不變量(SMax,SMin,SVM)。
SAP2000 采用應(yīng)力點(diǎn)(Stress
Point)來標(biāo)識(shí)橫截面內(nèi)的應(yīng)力輸出位置,故 Point 為應(yīng)力點(diǎn)編號(hào),X2 和 X3 為基于截面形心的應(yīng)力點(diǎn)坐標(biāo)。如下所示,對(duì)于工字形截面的應(yīng)力點(diǎn) 0(截面形心),其沿局部 2 軸和局部 3 軸的坐標(biāo)值為(0, 0)。同理,應(yīng)力點(diǎn) 1(截面右下角)的坐標(biāo)值為(-152.4,-63.5)。
基于框架單元的局部坐標(biāo)系,SAP2000 輸出三個(gè)應(yīng)力分量(S11,S12,S13)并根據(jù)莫爾應(yīng)力圓和第四強(qiáng)度理論計(jì)算三個(gè)應(yīng)力不變量(SMax,SMin,SVM)。莫爾應(yīng)力圓的圓心和半徑以及應(yīng)力點(diǎn)的最大和最小主應(yīng)力的計(jì)算公式分別如下:
范·米塞斯(Von Mises)應(yīng)力 SVM 即第四強(qiáng)度理論(也稱形狀改變能密度理論)的等效應(yīng)力,多用作多軸應(yīng)力狀態(tài)下塑性材料(如低碳鋼)的屈服強(qiáng)度。對(duì)于框架單元的截面應(yīng)力分量,SVM 應(yīng)力的計(jì)算公式如下:
以【問題描述】中截面形心處的三個(gè)應(yīng)力分量為例,根據(jù)上述公式分別計(jì)算三個(gè)應(yīng)力不變量,如下所示??梢钥闯?,手算結(jié)果與 SAP2000 輸出的應(yīng)力結(jié)果完全相同。
應(yīng)力分量:S11=-0.098,S12=-0.542,S13=0
最大主應(yīng)力:SMax=-0.098/2+SQRT((-0.098/2)^2+(-0.542)^2)=0.495
最小主應(yīng)力:SMin=-0.098/2-SQRT((-0.098/2)^2+(-0.542)^2)=-0.593
范·米塞斯應(yīng)力:SVM=SQRT((-0.098)^2+3*(-0.542)^2)=0.944
最后,前文提及的框架截面應(yīng)力點(diǎn)處的應(yīng)力分量及應(yīng)力不變量,也可以通過在視圖界面中繪制應(yīng)力圖進(jìn)行查看。具體操作:點(diǎn)擊【顯示>內(nèi)力/應(yīng)力>框架/索/鋼束】命令,在彈出的【顯示線單元內(nèi)力/應(yīng)力】對(duì)話框中選擇【應(yīng)力】顯示類型,如下所示。
