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鋁合金型材壁厚與材料變形性能的研究

來源:廣亞鋁業有限公司  作者:陳杰,申瑞霞,楊維萍  日期:2013-8-7
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  摘要:GB 5237-2008《鋁合金建筑型材》、GB/T 8478-2008《鋁合金門窗》、JGJ 102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》均對相關鋁合金建筑型材的最小壁厚進行了規定,但對如何得到最小壁厚未提供合理的解釋,針對上述問題,本文通過理論計算,并利用有限元仿真軟件ANSYS對鋁合金型材壁厚與材料各種典型變形性能的關系進行了計算分析,并通過對計算結果的討論分析,得出鋁合金型材壁厚與材料變形間相互關系的一些結論,并應用這些結論對上述標準中相關規定的科學性進行了討論。

 

  按逢5四舍五入得到:6063-T5時: b/t≤50、6063-T6時: b/t≤40

  當壁厚t=1.2mm:6063-T5時: b≤60、6063-T6時: b≤48

  當壁厚t=1.4mm:6063-T5時: b≤70、6063-T6時: b≤56

  當壁厚t=2.0mm:6063-T5時: b≤100、6063-T6時: b≤80

  從按GB 5237.1-2008及GB/T 8478-2008規定的型材最小壁厚計算,滿足桿件局部穩定的型材寬度,壁厚1.2mm及1.4mm時較接近平時窗型材的寬度尺寸,而壁厚2.0mm時的型材最大寬度也接近門型材的最大寬度,從上式也可看出寬厚比也和材料的強度設計值即材料特性有關,可以通過選用不同的材料改變型材的寬厚比要求。綜上所述標準中最小壁厚的規定,在理論上是符合常用門窗型材滿足局部穩定性的寬厚比要求的,由于門窗型材使用的地區,高度,門窗立面不同,其所受的荷載也不相同,應以計算或試驗確定其壁厚,即計算或試驗要求的型材壁厚大于標準的最小壁厚要求,應以計算和試驗值為準,如計算或試驗要求的型材壁厚小于標準的最小壁厚要求,則應取標準規定的型材最小壁厚值。故在目前市場還不是很規范,監控手段還不是很完善的情況下,規定型材最小壁厚對于提高型材抗變形能力,特別是抗局部失穩能力,保證門窗安全,規范市場有較大的作用和重要的意義;但影響材料變形的因素較多,這種一刀切地規定,也可能會造成材料的浪費,成本的上升,建議今后在標準的修訂中,深入研究,逐步完善,形成綜合考慮各種影響因素的規范性條款和圖表。

  參考文獻:

  [1] 工程力學-材料力學部分,劉鋒,禹奇才主編,華南理工大學出版社

  [2] JGJ 214-2010,鋁合金門窗工程技術規范,中華人民共和國住房和城鄉建設部,北京,2010

  [3] GB 50429-2007,鋁合金結構設計規范,中華人民共和國建設部,中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,北京,2007

  [4] GB/T 8478-2008 鋁合金門窗,中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會,北京,2008

  [5] GB 5237.1-2008,鋁合金建筑型材 第1部分 基材,中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會,北京,2008

  [6] 彭政國.對建筑鋁型材壁厚減薄的看法和建議[J]. 輕合金加工技術,1991,19(4):3-4

  [7] 姚輝尹,羅正軍.鋁型材壁厚標準對照與質量控制[C].LW2004鋁型材技術(國際)論壇,2004

  [8] JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術規范,中華人民共和國建設部,北京,2003

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