《注膠式隔熱鋁合金門窗抗風(fēng)壓計(jì)算方法》

　　小結(jié)：
　　1在計(jì)算梁的撓度時(shí)，無(wú)論是普通（非隔熱）鋁合金梁，還是隔熱鋁合金梁，必須找出其形變曲線方程，即： ，它也是計(jì)算其它力學(xué)性能參數(shù)的基礎(chǔ)；產(chǎn)生最大撓度點(diǎn)的橫坐標(biāo) 的導(dǎo)數(shù) 。
　　2在計(jì)算隔熱鋁合金梁的最大拉伸和最大壓縮應(yīng)力時(shí)，首先要計(jì)算出梁的最大彎矩截面；這個(gè)截面存在著兩個(gè)相等的力F1（上半部型材形心處），以及F2（下半部型材形心處）。有了F1、 F2，即可計(jì)算出平均拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力，其力點(diǎn)作用于兩塊鋁合金型材的形心上；再根據(jù)普通（非隔熱）鋁合金梁相應(yīng)的計(jì)算公式，推導(dǎo)出隔熱鋁合金梁兩個(gè)最外邊緣處的最大拉伸和最大壓縮應(yīng)力，為選擇合適的鋁合金牌號(hào)（6061、6063）以及狀態(tài)（T5、T6）提供理論依據(jù)。
　　3在計(jì)算隔熱鋁合金梁縱向剪切強(qiáng)度時(shí)，首先要計(jì)算出最大剪力所在的截面。此截面在其設(shè)計(jì)壽命期間，如果復(fù)合部位的鋁合金型材與隔熱材料出現(xiàn)縱向滑動(dòng)（剪切失效），將視其為兩根獨(dú)立的鋁合金梁計(jì)算；只有保證隔熱單元系統(tǒng)（鋁合金―復(fù)合部位―隔熱材料）的復(fù)合部位不產(chǎn)生縱向滑動(dòng)，才能計(jì)算其隔熱材料的最大縱向剪切力。在荷載的作用下，隔熱型材的最大縱向剪切力應(yīng)小于24N/mm。

　　二軟件的安裝：
　　1點(diǎn)擊文件包TIR-A8-04，出現(xiàn)TIR-A8-04 SOFTWARE（軟件）、TIR-A8-04 STANDARD（標(biāo)準(zhǔn)）、TIR-A8-04 UESRS GUIDE（用戶指南）。
　　2、點(diǎn)擊TIR-A8-04 SOFTWARE（軟件）；在新的界面中再點(diǎn)擊setup（安裝）。
　　3、出現(xiàn)TBSA Setup界面，點(diǎn)擊方塊內(nèi)的OK鍵。
　　4、在出現(xiàn)界面的左側(cè)，點(diǎn)擊方塊鍵。
　　5、在新的界面中點(diǎn)擊Continue（繼續(xù)）鍵。
　　6、在新的界面中點(diǎn)擊Yes鍵，再點(diǎn)擊確定鍵。點(diǎn)擊關(guān)閉鍵。

　　三、軟件的使用調(diào)試：
　　根據(jù)全世界各個(gè)國(guó)家文化的不同，計(jì)量單位分為英制和公制。中國(guó)習(xí)慣使用公制單位，所以，首先要將軟件確認(rèn)為公制。
　　1、點(diǎn)擊電腦屏幕的左下方的開始，再將點(diǎn)擊鼠標(biāo)瞄準(zhǔn)程序；在出現(xiàn)新的界面中瞄準(zhǔn)TBAS，點(diǎn)擊AAMA TIR-A8_03。
　　2、在出現(xiàn)的界面中點(diǎn)擊確定鍵。
　　3、點(diǎn)擊界面中的Change Default unit鍵，將Lb/In轉(zhuǎn)換成N/mm（完成了制式轉(zhuǎn)換）。
　　4、點(diǎn)擊界面上方的Save edits（保存編輯）。
　　5、點(diǎn)擊界面右上方的Х（關(guān)閉鍵）。
　　6、點(diǎn)擊界面中的Yes（確定）鍵。

　　四、軟件的使用：
　　1、點(diǎn)擊電腦屏幕的左下方的開始，再將點(diǎn)擊鼠標(biāo)瞄準(zhǔn)程序；在出現(xiàn)新的界面中瞄準(zhǔn)TBAS，點(diǎn)擊AAMA TIR-A8_03。
　　2、在彈出的界面中，點(diǎn)擊第二方塊Create New Product File（建立新的產(chǎn)品文檔）。
　　3、在彈出的界面中，選擇File Name（文檔名字）；例如：tj-55。點(diǎn)擊OK鍵。
　　4、在彈出的界面中，點(diǎn)擊工具欄中的第5個(gè)Profile，右邊會(huì)顯示隔熱型材的示例。

　　5、用AutoCAD軟件打開55毫米寬的隔熱鋁合金中梃圖紙，見(jiàn)圖（二）。
　　6、將上、下鋁合金型材的面積（mm2）分別填寫到A1、A2內(nèi)(226.8、169.8)；將上、下鋁合金型材的慣性矩（mm4）分別填寫到I01、I02內(nèi)(13019、13923)；將兩塊鋁合金型材質(zhì)心到兩外輪廓的距離（mm）分別填寫到C11、C22內(nèi)(7.16、12.37)；將兩塊鋁合金型材的質(zhì)心距離（mm）填寫到D內(nèi)(35.47)；將鋁型材軸向立筋的厚度總和（mm）填寫到tw內(nèi)(2.8)。
　　7、將隔熱膠最寬、最窄尺寸（mm）填寫到b、b´內(nèi)(7.80、5.03)；將隔熱膠最厚尺寸以及隔斷距離尺寸（mm）填寫到DC、g內(nèi)(14.48、6.35)。見(jiàn)下圖

　　8、點(diǎn)擊工具欄中的第1個(gè)file（文件）鍵，點(diǎn)擊工具欄中的倒數(shù)第2個(gè)鍵Goto analysis window（轉(zhuǎn)換至技術(shù)分析）。選擇uniform（均布荷載），在Load(N/mm)中輸入1.35[1500Х1500窗在受到1800帕（N/mm2）風(fēng)壓時(shí)，其中梃的線荷載為1.35(N/mm)，為了提高安全性，故將梯形荷載考慮為均布荷載]；在Span(mm) [梁的跨度]中輸入1500；在E(N/mm2) [鋁合金的彈性模量]中輸入70000；在Normal GC(N/mm2) [常溫剪切模量]中輸入552[亞松隔熱膠]。點(diǎn)擊Calculate（計(jì)算）鍵，結(jié)果見(jiàn)下圖：

　　撓度為：9.3毫米；
　　在桿件的中間，鋁合金型材外邊緣處受到的最大壓縮應(yīng)力為57.6(N/mm2)；
　　在桿件的中間，鋁合金型材外邊緣處受到的最大拉伸應(yīng)力為84.5(N/mm2)；
　　在桿件的兩端，隔熱型材受到的最大縱向剪切力為21.4(N/mm)；
　　隔熱型材的等效慣性矩為13.7(cm4)。
　　9如果隔熱鋁合金梁的中間處同時(shí)受到一個(gè)80牛頓的集中荷載。選擇Concentrated at Mid Span（對(duì)稱集中荷載）；在Load(N)中輸入80；在Span(mm) [梁的跨度]中輸入1500；在Normal GC(N/mm2) [常溫剪切模量]中輸入552[亞松隔熱膠]。點(diǎn)擊Calculate（計(jì)算）鍵，結(jié)果見(jiàn)下圖：

　　撓度為：0.6毫米；
　　在桿件的中間，鋁合金型材外邊緣處受到的最大壓縮應(yīng)力為4.8(N/mm2)；
　　在桿件的中間，鋁合金型材外邊緣處受到的最大拉伸應(yīng)力為7.2(N/mm2)；
　　在桿件的兩端，隔熱型材受到的最大縱向剪切力為0.9(N/mm)；
　　隔熱型材的等效慣性矩為13.5(cm4)。
　　此時(shí)隔熱鋁合金梁的受力狀況應(yīng)為兩種（集中、均布）荷載作用之和，即：
　　撓度為：9.9毫米；
　　在桿件的中間，鋁合金型材外邊緣處受到的最大壓縮應(yīng)力為62.4(N/mm2)；
　　在桿件的中間，鋁合金型材外邊緣處受到的最大拉伸應(yīng)力為91.7(N/mm2)；
　　在桿件的兩端，隔熱型材受到的最大縱向剪切力為22.3(N/mm)；
　　綜上所述，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8478—2008中的撓度規(guī)定強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，6063 T5的抗拉、抗壓<85.5 mm2；6063 T6的抗拉、抗壓<140 mm2； 6061 T6的抗拉、抗壓<190 N mm2；故鋁合金型材應(yīng)選用6063 T6。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5237.6—2004中的隔熱型材縱抗剪特征值規(guī)定≥24(N mm)，故隔熱型材縱向抗剪是安全的。
　　如果隔熱鋁合金梁在（集中、均布）荷載作用下的縱向剪切力大于24(N/mm)，隔熱鋁合金型材可能發(fā)生縱向滑移，等效慣性矩會(huì)（由13.5 cm4衰減至2.7 cm4 ）衰減至20%，撓度會(huì)增加至500%（9.9毫米增加至49.5毫米）。因此，會(huì)導(dǎo)致隔熱鋁合金門窗的氣密性下降；水密性下降，門窗漏水；保溫性能下降。所以，隔熱鋁合金梁的強(qiáng)度計(jì)算是保證隔熱鋁合金門窗性能的關(guān)鍵，應(yīng)當(dāng)引起特別關(guān)注。
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　　亞松聚氨酯（上海）有限公司 何振程
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010-4-24

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