门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC-U)型材e值、Ⅰ值的确定

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1、整垦墨愿望壁查望!翼熊圃删门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC—U)型材e值、I值的确定冯功斌段红莉黄楠山东省建筑科学研究院摘要：本文通过对门、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC—u)型材可焊性的两个截面参数e值、I值的分析，提供了一种用绘图软件对这两个参数进行确定的方法。关键词：塑料型材；可焊性；偏心矩e；惯性矩I；AutoCAD；CAXA电子图版1前言塑料门窗具有保温、隔热、隔音、耐潮湿、密封性好等优点，深受人们的喜爱。特别是现阶段国家大力倡导建筑节能，塑料门窗的应用比例正逐年上升。塑料门窗的质量与塑料型材的质量密切相关。国家标准GB／T8814--2004{1

2、"]、窗用未增塑聚氯乙稀(PVC—U)型材》中增加了主型材可焊性指标，该指标是衡量型材质量的一项重要性能指标，其性能的高低直接影响着门窗的整体强度与质量水平。其中涉及到型材的两个重要截面参数：偏心距e和截面惯性矩，。检验单位根据标准，对塑料型材、塑料门窗检验时，要求委托方提供这两个参数，才能完成型材可焊性或焊接角破坏力的检验。对于有一定力学知识的技术人员来讲，这两个参数比较好理解，能正确的进行计算。但最近笔者对所在地区的塑料窗及型材检测过程中发现．由于生产企业技术能力参差不齐．很多企业不会计算这两个重要参数，甚至一些型材生产企业也不能按照标准要求提供e

3、值、，值，直接影响了企业的技术形象。本文通过对标准中型材可焊性的分析，提供了一种利用绘图软件对型材截面参数e值、，值确定的方法。2型材可焊性概述2．1计算公式在国家标准GB／T8814--2004中．主型材可焊性用公式(1)计算的型材弯曲应力(强度)来表示：,70=Fcx[(a]2-e／21铆W】(1)式中：殴一受压弯曲应力，MPa；I．一受压弯曲的最大力值，N；口一试样中心面的支撑长度，IBm；e——临界线从7与中性轴zz’的距离(见图1)，ram；彤——应力方向上的惯性矩／／e，mm3；，—一型材横截面ZZ’的惯性距。T型焊接的试样必须使用两面中惯

4、性矩的较小值，him4。在公式1中，弯曲应力or。为计算结果，E通过测试设备读出，a值定为400ram，所以必须知道型材截面的e值和，值才能计算型材的可焊性眠。AA’Z图1e值示意图2．2公式解释该公式是根据材料力学中“梁弯曲应力”理论推导出来的。试验时，由于a定为400ram，型材长度较短，所以将型材简化为“梁”来计算弯曲应力。根据梁弯曲应力公式cr=M／W由型材受力分析知(见图2)，型材所受弯矩：M=FJ2xh=F)2x@2一e／211所以：o-=MIW=FJ2x(at2一e／21勺／矽=f江[(口／2一e／2'纪形】2012．1229圃删图2可焊

5、性试验、受力分析示意图3e值、l值的有关解释3．1偏心矩e值根据材料力学相关知识，偏心距e是指从中性轴到主型材焊角内侧方向的主型材轮廓线最大距离。3．2惯性矩I值在图1中，zz’轴表示为中性轴，根据材料力学知识，其应该通过截面质心。在以后的介绍中，由于将型材截面图绘制在绘图软件的x—Y坐标系中，根据截面图的绘制方向，上方为型材焊角内侧，下方为型材焊角外侧。惯性矩应取通过质心的x轴方向的数值。4使用AutoCAD软件的计算方法对于某些简单截面，如矩形、圆形等，可根据材料力学的相关公式计算出惯性矩。但对于型材截面这样的复杂截面，截面特性的计算采用手工计算将

6、相当麻烦。AutoCAD是世界著名的绘图软件，里面提供了质量特性的计算，下面我们就以某企业生产的80推拉框(图3)为例，介绍e值和，值的计算过程。单位：n'lln图3某企业80推拉框4．1绘图为便于计算．推荐按1：1的比例精确绘制型材的截面图。要注意的是，必须使其外轮廓线、内腔室完全闭合。如图3所示型材截面共有—个外轮廓线和九个内腔室，它们必须为闭合曲线，否则无法进行计算。4。2生成面域AutoCAD的质量特性是对面域而言，面域是使用形成闭合环的对象创建的二维闭合区域(详见AutoCAD的帮助文件)，对本例而言应该生成图3剖面线部分的面域。面域的具体生

7、成方法如下：a)选择“绘图”一“面域”(或输人命令：region)，用鼠标全部选择截面图，软件将提示“已创建10个面域”。现在这10个面域是互相独立的，要从外轮廓线面域中减去9个内腔室形成的面域，才能形成图3剖面线部分所表示的型材截面，在AutoCAD中要进行“差集”的计算才能达到要求：b)选择“修改”一“实体编辑”一“差集”(或输入命令：subtract)，软件左下角提示“选择要从中减去的实体或面域⋯”，鼠标点击截面图的外轮廓线，外轮廓线将变为虚线，表示选中，点鼠标右键，软件左下角提示“选择要减去的实体或面域⋯”，用鼠标依次点击型材截面的9个内腔室的

8、轮廓线。它们将依次变为虚线，全部选择后，点鼠标右键，将生成型材的实际截面形状。用鼠标点击截面图