(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111342176.1 (22)申请日 2021.11.12 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 王文华　李昕　赵海盛　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 代理人 韩迎之 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 面外弯矩荷载下管节点应力集中系数峰值 计算方法及应用 (57)摘要 本发明公开了一种面外弯矩荷载下管节点 应力集中系数峰值计算方法及应用， 涉及土木及 海洋工程钢管结构疲劳安全评价技术领域， 工程 上多采用基于 热点应力的S ‑N曲线法开展疲 劳设 计， 因此准确地预测出管节点应力集中系数是进 行疲劳设计的重要依据。 目前尚缺乏三平面Y型 管节点的应力集中系数计算公式。 为解决此问 题， 本发明建立了具有不同几何参数的三平面Y 型管节点数值模 型库， 通过计算及分析提出了针 对面外弯矩荷载作用下三平面Y型管节点的应力 集中系数峰值计算公式。 该公式完善了空间管节 点应力集中系数计算体系， 为采用基于热点应力 的S‑N曲线法开展三平面Y型管节点疲劳安全评 价提供了一种便捷 且可靠的方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114417511 A 2022.04.29 CN 114417511 A 1.一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数 峰值计算方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 获取第一几何参数， 所述第一几何参数包括： 弦杆长细比α， 撑 ‑弦杆直径比β， 弦杆径厚 比γ， 弦杆壁厚比τ， 撑 ‑弦夹角 θ； 根据所述第一几何参数， 计算 三平面管节点弦杆的应力集中系数峰值； 所述三平面管节点弦杆的应力集中系数峰值计算公式如下： 2.根据权利要求1所述的一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数峰值计 算方法， 其特 征在于， 所述弦杆长细比的计算公式为： 其中： Lc为弦杆计算长度， D为弦杆外直径； 所述撑‑弦杆直径比的计算公式为： 其中： d为撑杆外直径； 所述弦杆径厚比的计算公式为： 其中： T为弦杆壁厚； 所述弦杆壁厚比的计算公式为： 其中： t为撑杆壁厚。 3.根据权利要求1所述的一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数峰值计 算方法， 其特征在于， 弦杆长细比α ∈[6,15]， 撑 ‑弦杆直径比β ∈[0.4,0.75]， 弦杆径厚比γ ∈[25,40]， 弦杆壁厚比τ∈[0.5,0.9]， 撑 ‑弦夹角 θ∈[3 0°， 60°]。 4.一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数 峰值计算方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 获取第二几何参数， 所述第二几何参数包括： 弦杆长细比α， 撑 ‑弦杆直径比β， 弦杆径厚 比γ， 弦杆壁厚比τ， 撑 ‑弦夹角 θ； 根据所述第二几何参数， 计算 三平面管节点撑杆的应力集中系数峰值； 所述三平面管节点撑杆的应力集中系数峰值计算公式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114417511 A 25.根据权利要求4所述的一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数峰值计 算方法， 其特 征在于， 所述弦杆长细比的计算公式为： 其中： Lc为弦杆计算长度， D为弦杆外直径； 所述撑‑弦杆直径比的计算公式为： 其中： d为撑杆外直径； 所述弦杆径厚比的计算公式为： 其中： T为弦杆壁厚； 所述弦杆壁厚比的计算公式为： 其中： t为撑杆壁厚。 6.根据权利要求4所述的一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数峰值计 算方法， 其特征在于， 弦杆长细比α ∈[6,15]， 撑 ‑弦杆直径比β ∈[0.4,0.75]， 弦杆径厚比γ ∈[25,40]， 弦杆壁厚比τ∈[0.5,0.9]， 撑 ‑弦夹角 θ∈[3 0°， 60°]。 7.一种面外弯矩荷载下三平面Y型管节点应力集中系数峰值计算方法的应用， 其特征 在于， 包括以下步骤： 计算平面的名义应力； 根据第一几何参数计算得到三平面管节点弦杆的应力集中系数峰值； 根据第二几何参数计算得到三平面管节点撑杆的应力集中系数峰值； 比较三平面管节点弦杆的应力集中系数峰值和三平面管节点撑杆的应力集中系数峰 值， 取较大值 为三平面Y型 管节点的应力集中系数峰值； 将名义应力与应力集中系数峰值相乘， 得到三平面Y型 管节点的热点应力值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114417511 A 3