申请/专利权人：江西理工大学南昌校区

申请日：2020-07-27

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN111783256B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2020.11.03#实质审查的生效;2020.10.16#公开

摘要：本发明公开了一种基于微观尺度的轴心受拉构件的设计方法及轴心受拉构件首先根据材料实际的种类和外界环境确定宏观颗粒体的尺寸；然后确定Morse势函数参数；接着建立微观结构模型，建立细观结构模型，建立宏观结构模型；最后获取轴心受拉构件厚度的最小值；本发明对现有的材料强度计算方法进行了补充，从本质上进行分析材料变形与破坏的原因。基于这种设计方法的设计更精确，可以大大的节约成本。

主权项：1.一种基于微观尺度的轴心受拉构件的设计方法，其特征在于：利用Morse势函数建立微观结构模型来模拟钢结构材料内部原子的相互作用；具体实现包括以下步骤：步骤1：根据材料实际的种类和外界环境确定宏观颗粒体的尺寸；步骤2：确定Morse势函数参数，包括立方体颗粒的边长l，单位mm；立方体颗粒之间的相互作用力fij，单位N；两个立方体颗粒中心的距离rij，单位平衡结合长度ro，单位平衡结合能ε，单位eV，；逆长度因子α，单位两个立方体颗粒间的弹簧达到屈服强度时之间的距离r1，单位mm；两个立方体颗粒间的弹簧达到其抗拉强度时之间的距离r2，单位mm；立方体颗粒间的引力达到最大时之间的距离rm，单位mm；两个立方体颗粒之间的弹簧的弹性系数单位Nmm；两个立方体颗粒间的弹簧的屈服强度单位Nmm；两个立方体颗粒间的弹簧的抗拉强度单位Nmm；宏观颗粒体的长a，单位mm；宏观颗粒体的宽b，单位mm；宏观颗粒体的高c，单位mm；钢板的长L，单位mm；钢板的宽W，单位mm；钢板的厚度t，单位mm；与板面平行的荷载设计值，单位N；步骤3：建立微观结构模型；所述微观结构模型由两个微观颗粒组成，颗粒之间的相互作用由滑块和弹簧来模拟；颗粒的长度为l，颗粒之间的相互作用采用Morse势，由此得颗粒之间的相互作用力为： 式中的参数ηij、α0是无因次量； α0＝αr0；定义该模型中弹簧弹性常数的大小将弹性常数定义为平衡位置r0处的斜率，即： 假设颗粒间的距离为rm时，颗粒间的引力达到最大时，则由fij′rm＝0得： 假设当r1＝β1rm时，两个颗粒间的弹簧达到屈服强度则： 假设当r2＝r1+β2时，两个颗粒间的弹簧达到其抗拉强度则： 其中，β1和β2是与微观颗粒体模型中两个颗粒之间的弹簧的屈服强度和抗压强度有关的系数；步骤4：建立细观结构模型；所述细观结构模型由若干微观结构模型按照两个相互垂直的方向排列；假设细观结构模型的长宽高分别为a、b和c；在长度和宽度组成的平面内，并联的弹簧个数为： 在该平面内的抗拉强度为： 在长度和高度组成的平面内，并联的弹簧个数为： 在该平面内的抗拉强度为： 在宽度和高度组成的平面内，并联的弹簧个数为： 在该平面内的抗拉强度为： 步骤5：建立宏观结构模型；所述宏观结构模型由若干细观结构模型无规则排列组成；在每个平面内，并联的弹簧个数为： 其中，min{ab,ac,bc}为取三者中的最小值；宏观结构模型的抗拉强度为： 步骤6：获取轴心受拉构件厚度的最小值；已知钢板的长度、宽度和厚度分别为L、W和t；在板端与板中面平行的荷载设计值为Q时，为了保证钢板不发生强度破坏，应满足： 则，轴心受拉构件厚度t为： 其中，A表示板的横截面面积。

全文数据：

权利要求：

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