- F.3.1 权重平均法
这是 ADM 示例中最常用的方法,也是 RFEM 6 的默认选项。 权重平均法结合了使用 ADM 2020 [1] 中的公式 F.3-1 对每个单元单独确定的强度。
- F.3.2 直接强度法
在这种方法中,直接考虑因素之间的相互作用,通过计算确定整个截面的局部屈曲强度。 该方法是三种方法中最准确和最全面的。
- F.3.3 限制元法
该方法根据所有构件局部屈曲强度中的最小值来限制杆件的抗弯强度。 因为这种方法没有考虑单元之间的相互作用,所以通常不够准确和保守。
F.3 节中用于确定局部屈曲强度的三种方法参见章节 B.5.4 和 B.5.5。 这些章节包括均匀受压和弯曲受压单元的强度计算。 局部屈曲强度除了取决于单元的宽厚比 b/t 外,还取决于单元是单支座还是双侧支承。
比较三种方法的 RFEM 结果
将 ADM 中的示例 3 中的铝梁的局部屈曲强度与使用上述三种不同方法的 RFEM 的结果进行比较。
截面为 5 x 3.70,材料为 AW 6061-T6 (B221)的用于制造 16 米长的梁。 梁的侧向连续支座,竖向支座间距为 4 米。 它承受的是 4.50 k/m3 的均匀自重(图 2)。
截面属性如图 3 所示。
需要翼缘和腹板的局部屈曲应力来确定杆件的公称抗弯强度。
翼缘局部屈曲应力
翼缘(单边支撑的平面单元)受均匀受压。 其局部屈曲应力按章节 B.5.4.1 确定。
长细比 b/t 等于 [(3.5 in -0.19 in - 2*0.30 in)/2]/0.32 in = 4.234
长细比系数 λ1 = 6.7 可以使用第 B.5.4.1 节中列出的公式或直接参见表 VI. VI. 2-19。
因为 b/t = 4.234 小于 λ1 = 6.7,所以屈服极限状态。 因此,均匀压应力为 Fc = Fcy = 35.0 ksi(表 A.4.1 和表 A.4.3)。
腹板局部屈曲应力
腹板(两侧支撑的平面构件)受到弯曲受压。 其局部屈曲应力按章节 B.5.5.1 确定。
长细比 b/t 等于 [(5.0 in -2*0.32 in -2*0.3 in)]/0.19 in = 19.789
长细比系数 λ1 = 33.1 可以使用第 B.5.5.1 节中列出的公式或直接从表 2-19 中找到。
因为 b/t = 19.789 小于 λ1 = 33.1,所以屈服极限状态。 因此,弯压应力 Fb = 1.5*Fcy = 1.5*35.0 ksi = 52.5 ksi(表 A.4.1 和表 A.4.3)。
在 RFEM 6 的设计验算详细信息部分中提供了每种方法中使用的公式和引用。 每种方法的计算结果都可以很容易地被验证。
- 公称抗弯强度 Mnlb按照 F.3.1 权重平均法
- 公称抗弯强度 , Mnlb按照 F.3.2 直接强度法
- 公称抗弯强度 Mnlb按照 F.3.3 极限元法
示例 3 [1] 中就使用了这种方法。 利用率的差异可以忽略,是由于确定最大需要的弯矩的梁公式得出的。
概述总结
在本例中,权重平均法和直接强度法的设计利用率几乎相同(0.657和0.662)。 正如预期的那样,限制单元法是最保守的,并具有最高的设计利用率 (0.749)。