断热铝型材强度计算
断热铝型材的强度计算
3
方法是在不改变各种材料截面形心位置的前提下，将一种材料的面积扩大（或缩小）n 倍， 化作为完全为另一种材料截面的整体梁，这个截面积为当量截面。如图二 a 隔热型材组合截 面中，将铝材的面积扩大 n 倍，化作为单一塑料截面的整体梁，为了保持铝材原截面形心位 置不变，必须将铝材的宽度对称地扩大 n 倍，如图二 b 所示。这里 n 是两种材料弹性模量之 比：
3. 挠度计算（简支梁）：
f=5qL4/384（EaIa+EsIs）
q——简支梁的均布荷载标准值； L——简支梁的跨度。
4. 强度计算（简支梁）
钢框强度校核 MEsYs/r（EsIs+EaIa）+NEs/（EaAa+EsAs）≤fs
铝框强度校核 MEaYa/r（EsIs+EaIa）+NEa/（EaAa+EsAs）≤fa
塑料宽 b2=20mm，梁高 H=100mm， 最大弯矩 Mmax=4000Nm， 隔热条高 h=80mm，E 铝=70000N/mm2，
4
E 塑=7000N/mm2。 [求]：铝材截面最大弯曲正应力σ铝 max
隔热塑料截面最大弯曲正应力σ塑 max [解]：(1)将铝塑组合梁转化为单一塑料整体梁：
=6.48N/mm2
（2）依照图五的剪力图，跨中截面剪力为 0，分离面的最大拉应力发生在该处，其设
计值可计算如下：
σ分 max=q/b2=8/20N/mmຫໍສະໝຸດ =0.4 N/mm2五、建议
（一）断热铝材用于建筑幕墙和铝门窗的结构件时，应进行强度设计计算。
（二）铝材应计算弯曲最大拉应力，隔热塑料应计算最大弯曲拉应力和最大弯曲剪应
断桥隔热铝型材的强度计量法则
两种计算组合型材截面惯性矩、抵抗矩的方法方法一：按照材料力学中组合梁结构进行计算，将其中一种材料转化为另一种材料，一般将隔热条等效为铝条，变成统一的铝截面，求出等效截面的惯性矩、抵抗矩。
1、计算原则①、断桥隔热铝型材截面的一部分是隔热条，在结合良好的加工条件下，可以认为隔热条与铝型材在变形前后保持平截面，应变ε线性分布。
②、两种材料弹性模量不同，所以在相同应变ε时，应力相差n倍，n为弹性模量之比： n=E1/E2式中 E1：铝型材的弹性模量E2：隔热条的弹性模量③、可以将复合截面按弹性模量比转化为单一材料的等效截面，计算出应力、挠度，隔热条部分的应力还须转化为原材料的应力。
2、求出等效铝截面将复合截面转化为单一的铝截面，基本原则是将隔热条截面厚度缩小为原来的1/n。
因为厚度的缩小对截面的特性如面积A，惯性矩I，截面抵抗矩W的影响是线性变化的，恰好与弹性模量E的变化相补偿。
即te=t2/n/式中 te：隔热条等效厚度t2：隔热条的实际厚度n：铝型材与隔热条弹性模量之比3、等效截面惯性矩及抵抗矩的计算转化为统一的铝材等效截面后，根据材料力学的知识，或采用软件可很方便的计算出其惯性矩及抵抗矩。
方法二：按JG/T 175-2005附录B提供的计算截面惯性矩的公式。
Ief=IS（1-ν）/（1-ν×C）IS= I1+I2+A1a1^2+A2a2^2ν=（A1a1^2+A2a2^2）/ISλ^2=c×a^2×l^2/（E×IS×ν×（1-ν））C=λ^2/（π^2+λ^2）Wef=Ief/Z式中： Ief ―有效惯性矩(单位为cm4)；Is ―刚性惯性矩(单位为cm4)；ν ― 刚性惯性矩的组合参数；C ―弹性结合作用参数；λ ― 几何形状参数；l ―梁的跨度(单位为cm)；c ―组合弹性值(单位为N/mm2)；E ―组合弹性模量(单位为N/mm2)；A1 ― A1区的截面积(单位为cm2)；A2 ― A2区的截面积(单位为cm2)；a 1 ― A1区形心到隔热型材形心的距离(单位为cma 2 ― A2区形心到隔热型材形心的距离(单位为cm)；I1 ― A1区型材惯性矩(单位为cm4)；I2 ― A2区型材惯性矩(单位为cm4)。
铝合金抗拉强度和硬度换算表
铝合金抗拉强度和硬度换算表
铝合金是一种常见的金属材料，具有良好的力学性能。
其中，抗拉强度和硬度是两个重要的指标，用于评估铝合金的性能。
下面是铝合金抗拉强度和硬度的换算表。
抗拉强度和硬度是两个不同的概念，但它们之间存在一定的关系。
抗拉强度是指材料在受到拉力作用下抵抗断裂的能力，通常用MPa （兆帕）表示；而硬度是指材料在受到外力作用下抵抗变形的能力，常用硬度计来测量。
铝合金的抗拉强度和硬度之间的关系是复杂的，取决于铝合金的成分、热处理状态以及其他因素。
一般来说，随着铝合金中其他金属元素的含量增加，抗拉强度和硬度都会提高。
例如，添加一定量的镁、硅和锌等元素可以显著提高铝合金的强度和硬度。
下表列出了一些常见铝合金的抗拉强度和硬度数据：
铝合金型号抗拉强度（MPa）硬度（HB）
6061 276 95
6063 241 80
7075 572 150
2024 483 120
需要注意的是，这些数值仅供参考，实际的抗拉强度和硬度可能会因不同的生产工艺和材料状态而有所差异。
铝合金的抗拉强度和硬度对于不同的应用有着不同的要求。
例如，在航空航天领域，要求铝合金具有较高的抗拉强度和硬度，以确保飞机的结构安全可靠；而在汽车制造领域，要求铝合金具有一定的抗拉强度和硬度，同时又要保持较轻的重量，以提高汽车的燃油经济性。
铝合金的抗拉强度和硬度是评估其性能的重要指标。
通过合理的合金设计和热处理工艺，可以调整铝合金的抗拉强度和硬度，以满足不同领域的需求。
有关断热铝型材的强度计算
技术单文件编号共8页第1页有关断热铝型材的强度计算断热铝型材是一种符合节能潮流的节能建材，当它用于建筑幕墙和铝合金外窗之时，除了要考虑其保温隔热性能之外，还要充分考虑到其结构的安全性和可靠性。
因此建议断热铝材用于建筑幕墙和铝门窗的结构件时，应进行强度设计计算，铝材应计算弯曲最大拉应力，隔热塑料应计算最大弯曲拉应力和最大弯曲剪应力。
铝材和隔热塑料的分离面还应计算最大拉应力和最大剪应力。
断热铝型材从力学角度看：是两种不同材料复合而成的组合梁，有关复合梁的计算详见下列步骤：（摘自技术单J25-9832）1．确定中性轴的位置：中性轴到组合框截面底边的距离为Y=（EsAsYs+EaAaYa）/（EaAa+EsAs）Ys——钢内框形心到组合框截面底边的距离；Ya——钢外框形心到组合框截面底边的距离；Es——钢材的弹性模量，210000N/mm2；Ea——铝材的弹性模量，70000N/mm2；Aa——铝框的截面面积；As——钢框的截面面积。
2．钢框、铝框关于中性轴的惯性距：Is=I O s+As（Ys-Y）2 Ia=I O a+Aa（Ya-Y）2I O s——钢框对自身形心轴的惯性矩；I O a——铝框对自身形心轴的惯性矩。
3．挠度计算（简支梁）：f=5qL4/384（EaIa+EsIs）q——简支梁的均布荷载标准值； L——简支梁的跨度。
4．强度计算（简支梁）钢框强度校核MEsYs/r（EsIs+EaIa）+NEs/（EaAa+EsAs）≤fs铝框强度校核MEaYa/r（EsIs+EaIa）+NEa/（EaAa+EsAs）≤faM——简支梁的弯矩设计值；N——竖框所受的拉力设计值；r——塑性发展系数，取；Ya——铝框外边缘到中性轴的距离；Ys——钢框外边缘到中性轴的距离；fa、fs——分别为铝材和钢材的强度设计值。
的取值方法见附页。
5．在进行断热条强度计算时，f断热条上述公式的等效参数计算已编制到《远大标准化软件》其“计算等效参数”部分。
铝件配件计算公式是什么
铝件配件计算公式是什么铝件配件计算公式是指在设计和制造铝件配件时所使用的各种计算公式。
铝件配件是指由铝材料制成的各种零部件和配件，广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。
在设计和制造铝件配件时，需要进行各种计算，以确保其质量、性能和安全性。
下面将介绍一些常见的铝件配件计算公式。
1. 强度计算公式。
在设计铝件配件时，需要计算其强度，以确保其在使用过程中不会发生破裂或变形。
强度计算公式通常包括拉伸强度、屈服强度、抗压强度等。
其中，拉伸强度计算公式为：σ = F/A。
其中，σ为拉伸强度，F为受力，A为受力面积。
2. 疲劳寿命计算公式。
铝件配件在使用过程中会受到交变载荷的作用，容易发生疲劳破坏。
因此，需要计算其疲劳寿命，以确保其在设计使用寿命内不会发生疲劳破坏。
疲劳寿命计算公式通常包括受力应力、材料疲劳极限等。
其中，受力应力计算公式为：σa = (σmax + σmin)/2。
其中，σa为受力应力，σmax为最大应力，σmin为最小应力。
3. 刚度计算公式。
铝件配件在使用过程中需要承受一定的变形，因此需要计算其刚度，以确保其在使用过程中不会发生过大的变形。
刚度计算公式通常包括弹性模量、截面惯性矩等。
其中，弹性模量计算公式为：E = σ/ε。
其中，E为弹性模量，σ为应力，ε为应变。
4. 热膨胀计算公式。
铝件配件在使用过程中会受到温度的影响，容易发生热膨胀。
因此，需要计算其热膨胀，以确保其在使用过程中不会发生过大的变形。
热膨胀计算公式通常包括线膨胀系数、温度变化量等。
其中，线膨胀系数计算公式为：ΔL = αLΔT。
其中，ΔL为长度变化量，αL为线膨胀系数，ΔT为温度变化量。
以上是一些常见的铝件配件计算公式，设计和制造铝件配件时需要根据具体情况选择合适的计算公式，并进行合理的计算和分析。
通过科学的计算和分析，可以确保铝件配件的质量、性能和安全性，满足使用要求。
同时，也可以为铝件配件的设计和制造提供科学依据，提高工作效率和质量水平。
铝型材 计算
铝型材计算
铝型材的计算通常涉及长度、截面积和重量的计算。
1.长度计算：铝型材的长度计算相对简单，只需要用尺子或卷尺等工具测量其长度即可。
在测量之前，需要将铝型材摆放平整，避免因为弯曲等情况造成长度误差。
2.截面积计算：铝型材的截面积可以通过其宽度、高度和壁厚等参数来计算。
具体计算公
式为：截面积= 宽度×高度- 内孔直径×壁厚。
在计算时需要注意单位统一，通常为毫米或者厘米。
3.重量计算：铝型材的重量与其截面积和长度有关。
一般来说，可以通过截面积和长度乘
积再乘以铝的密度来计算铝型材的重量。
具体计算公式为：重量= 长度×(宽度×高度- 内孔直径×壁厚)×铝的密度。
铝的密度通常为2.7克/立方厘米。
对于某些特定的铝型材，比如铝板、铝管等，其重量计算公式可能有所不同，需要根据实际情况进行调整。
另外，如果是根据图纸来计算铝材的重量，可以先算出铝材的体积，公式为：体积= 长(厘米)×宽(厘米)×高(厘米)，求出铝材的体积后再乘以铝材的密度（2.7克/立方厘米），就可以得出铝材的重量。
需要注意的是，这个结果是以克为单位的，如果需要将其转换为公斤，需要将结果乘以
0.001。
在实际操作中，还可以直接用秤来称铝材的重量，然后用重量乘以铝材的单价，就可以算出铝材的成本。
不过这种方法可能存在一定的误差，因此在进行精确计算时，还是推荐使用上述的计算公式。
关于断热型材及计算
关于断热型材的计算断热型材是按照组合截面计算抗弯刚度还是按叠和截面计算抗弯刚度。
按组合截面计算就是用布尔运算将截面相加，按叠和截面计算就是简单的将两部分截面抗弯刚度数学相加。
也就是能否考虑中间隔热材料的抗剪能力。
对于此问题,国家出台的相关标准,隔热型材的惯性矩是视其长度来确定,需要检测才能出结果的,因为涉及到每家型材厂生产工艺的不同其值也不相同,我先贴一个计算的过程上来吧,参考B 3 计算示例通过计算可得：A1 = 2.55cm2 I1= 4.7162 cm4 1 = 1.39 cmA2 = 1.58cm2 I2 = 0.1584 cm4 2 = 1.87 cm= 70000N/ mm2 = 150 cm c = 80 N/ mm2Is = I1+I2+ A1 12 + A2 22 = 4.7162+0.1584+2.55×1.392 +1.58×1.872 = 15.33 cm4 =（A1 12 + A2 22 ）/ Is =(2.55×1.392 +1.58×1.872)/15.33 = 0.682= 82.21C = λ2/（π2+λ2）= 82.21 /（3.142+82.21) = 0.8928Ief = Is•(1- )/ ( 1- • C ) = 15.33×(1-0.682)/(1-0.682×0.8928) = 12.46 cm4这个计算值比隔热条按铝材来算小了3cm4左右,上述按长度为1500来计算,但按2000mm以上来计算,其截面特性基本同隔热条按铝材来计算,但上述隔热条是尼龙66的,PVC当然也就不同了三．型材强度（复合惯性矩）对于隔热铝材能否作为主承重载体而用于大型和高层建筑用窗或幕墙的关键之一，是隔热铝材的强度（或复合惯性矩）能否达到设计方的规定。
那么，注胶式隔热铝材、穿条式隔热铝材与普通铝材的强度是否相等呢？我们对此也进行了计算和分析。
断热铝合金型材规格
断热铝合金型材规格
断热铝合金型材是一种具有重要应用价值的建筑材料之一，广泛应用
于住宅、商业和公共建筑的门窗、幕墙等部位。
那么，断热铝合金型
材的规格有哪些呢？
首先，断热铝合金型材的规格主要包括材质、外形、杆数、壁厚等方
面的参数。
在材质方面，断热铝合金型材主要分为普通铝型材和断热
铝型材两种，其中断热铝型材具有更好的隔热性能。
在外形方面，断
热铝合金型材主要有平开窗、推拉门、平开门、窗纱框等不同形式，
以适应不同使用需求。
在杆数方面，断热铝合金型材的杆数可以根据
实际需要而定，一般的断热铝合金窗的杆数为2-3个，门的杆数一般
为1-2个。
在壁厚方面，断热铝合金型材的壁厚一般在1.2-2.0mm之间。
除了上述基本规格参数外，断热铝合金型材还涉及一些特殊的规格参数，如密封性能、开启方式等。
其中，密封性能是断热铝合金型材的
重要指标之一，主要指杆与框之间的密封性能，以保证窗户与门的隔音、隔热等性能。
开启方式则涉及到断热铝合金型材的实际使用效果，主要有内开、外开、内倾、外倾等不同方式可供选择。
在实际应用中，断热铝合金型材的规格选择应基于实际需要而定，既
要满足使用要求，又要兼顾美观、经济、环保等多重要素。
为此，建议在选购断热铝合金型材时，应根据实际情况咨询专业人士，全面了解各种规格参数及其特点，并结合自身实际需求做出最合适的选择。
总之，断热铝合金型材规格的选择与应用是一个综合性问题，需要考虑多个方面的因素，才能达到最佳的使用效果。
希望上述介绍能对广大用户有所帮助。
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截面 图 静面矩 可按下式计算
铝塑分离面的
最大剪应力发生在剪力最大截面 矩形梁分离面的最大剪应力的设
计值可按下式计算
分
最大剪力设计值
截面惯性矩
截面总高度
塑料隔热条总高度
分
分离面最大剪应力设计值
工字梁分离面的最大剪应力设计值 可按下式计算
分
当量截面腹板宽度
当量截面翼缘宽度
分离面最大正应力 分
计算
按照图 所示的分离单元体 其上所受之力在垂直方向的平衡式为
塑剪 隔热塑料剪切强度设计值
分拉
隔热型材的铝材和塑料分离面抗拉强度设计值
分剪 隔热型材的铝材和塑料分离面抗剪强度设计值
塑拉
塑剪
分拉
分剪
塑拉标 隔热塑料拉伸强度标准值
塑剪标 隔热塑料剪切强度标准值
分拉标 隔热型材的铝材和塑料分离面抗拉强度标准值
安全系数
为了保证隔热铝材力学性能的可靠性 要对隔热铝材生产厂家提出下列要求
度取一微段
如图 所示 在
截面和
截面上作用有正应力和剪应力
铝材和隔热塑料分界面
将铝材从微段 分离 如图 所示 在分离面
上作用有剪应力 分和正应力 分 在
面上作用有弯曲剪
应力 弯
分离面最大剪应力 分
计算 根据剪应力互等定律 分 弯 依照材
料力学计算公式
弯
截面所受剪力
截面静面矩
截面惯性矩
隔热塑料截面宽
矩形梁上的
弯
分
按照上式 当 弯
分达到最大 即分离面的最大正应力发生在
的截面
则上式为
分
则分离面的最大正应力可按下式计算
分
线荷载设计值
塑料隔热条宽
分
分离面最大正应力设计值
例二 知 某一幕墙工程的力柱采用隔热铝材 其截面几何尺寸见例一 承受线荷
载的设计值
塑料隔热条的宽度
按简支梁计算 跨度
求 分离面最大剪应力设计值 分离面最大正应力设计值
二 组合梁的力学分析
两种材料复合而成的矩形组合梁 图
弯曲时 如果铝材与塑料接合处联结牢
固 不发生相对滑动和分离 铝材和塑料将一起变形 按照材料力学弯曲理论的平面的
假设 应变将沿截面高度连续线性变化 图
当两种材料的弹性模量相同时 同
一截面的弯曲正应力沿高度呈连续分布 图
当两种材料的弹性模量不同时 同
一截面的弯曲正应力沿高度不连续分布 图
塑料宽 隔热条高
隔热塑料截面最大弯曲正应力 塑
解 将铝塑组合梁转化为单一塑料整体梁
的宽度 图 所示
计算当量截面惯性矩
所以得到铝材截面转化后 转化后整体梁的当量截面如
计算当量截面弯曲最大正应力 计算铝材弯曲最大正应力 铝
计算塑料弯曲最大正应力 塑
四 分离面最大应力计算
铝材与隔热塑料复合而成的组合梁 其线荷载设计值为 型材宽 在梁的跨
解 梁的弯矩 剪力图见图 依照图 的剪力图 最大剪力发生在支座处 该截面的剪力设计值为
分离面的最大剪应力设计值计算如下 由例一得到
分
依照图 的剪力图 跨中截面剪力为 计值可计算如下
分
分离面的最大拉应力发生在该处 其设
五 建议
断热铝材用于建筑幕墙和铝门窗的结构件时 应进行强度设计计算
铝材应计算弯曲最大拉应力 隔热塑料应计算最大弯曲拉应力最大弯曲剪应力
倍 化作为完全为另一种材料截面的整体梁 这个截面称为当量截面 如图 隔
热型材组合截面中 将铝材的面积扩大 倍 化作为单一塑料截面的整体梁 为了保持
铝材原截面形心位置不变 必须将铝材的宽度对称地扩大 倍 如图 所示 这里
是两种材料弹性模量之比
即
铝 铝材弹性模量 根据
规范 铝
塑 隔热塑料弹性模量 根据
标准
断热铝型材强度计算
一 前言
建筑节能是世界性的潮流 也是中国持续发展的需要 铝材与隔热塑料复合的断热 建筑铝型材 以下简称断热铝材 的传热系数比普通建筑铝型材 以下简称普通铝材 低 是一种符合节能潮流的节能建材 当它用于建筑幕墙和铝合金外窗之时 除了要考 虑其保温隔热性能之外 还要充分考虑到其结构的安全性和可靠性 从力学角度看 普 通铝材是各相同性材料的弯曲梁 断热铝材是两种不同材料复合而成的组合梁 两者的 力学分析不完全相同 有鉴于此 本文试图对断热铝材的强度计算进行探讨
隔热塑料在干
燥状态下 塑
化成单一材料的整体梁以后 即可直接用梁的平面弯曲公式进行应力计算
即
上式中的 为当量截面对中性轴的惯性矩 但是这样计算所得的应力只反映代换后的
那种材料的梁内应力 对于被代换材料那部份截面上的应力还需将其扩大 或缩小
倍 例一 梁高 铝
求
知 铝材宽
厚
最大弯矩
塑
铝材截面最大弯曲正应力 铝
二者虽然都呈线性变化 但分布直
线斜率不同 在铝材和塑料的结合处 应力发生突变 因而隔热铝材的强度计算可分为
两部份
化作整体梁的强度计算
铝材和隔热塑料分离面的强度计算
三 整体梁的强度计算
这种方法是在不改变各种材料截面形心位置的前提下 将一种材料的面积扩大 或缩小
提供隔热铝材的隔热塑料及其与铝材分离面的抗拉强度和抗剪强度标准值
铝材和隔热塑料的膨胀系数要相等
提供干湿度和温度对其力学性能的影响
在后续的各种加工中 其力学性能不变化
提供质量保证期
六 结束语
断热铝型材的强度计算尚未见到国内外的技术标准和规范 文献报道也没有 本文 作了一些开创性的探讨 仅供参考 作为抛砖引玉之文 其用意在于 在提高建筑幕墙 和铝门窗保温隔热性能的同时 千万要保证结构的安全性和可靠性
铝材和隔热塑料的分离面还应计算最大拉应力和最大剪应力
强度校核建议
铝
塑
塑拉
塑
塑剪
分
分拉 分
分剪
铝
铝材最大弯曲拉应力设计值
塑
隔热塑料最大弯曲拉应力设计值
塑
隔热塑料最大弯曲剪应力设计值
分
铝材和隔热塑料分离面最大拉应力设计值
分
铝材和隔热塑料分离面最大剪应力设计值
铝材拉伸强度设计值 可按
规范选取
塑料 隔热塑料拉伸强度设计值