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16級大風下路燈會斷裂嗎?

有限元: 2021-10-15 14:44:53 閱讀數: 1736 分享到:



臺風消息

臺風“圓規”已加強為強熱帶風暴級,并于10月12日凌晨進入南海,12-13日深圳沿海、高地和海面最大陣風將達到11-13級。全市臺風黃色預警生效,進入臺風防御狀態。全市托兒所、幼兒園和中小學停課,具體按照教育部門指引執行。居民應緊閉門窗,停止戶外作業和活動,在安全場所暫避。會展及農貿市場、濱海浴場、景區、公園、游樂場等適時停止營業;


受臺風“圓規”影響,深圳發布了今年首個臺風黃色預警,全市停課。同樣是秋臺風的它讓人不禁回想起當年“山竹”的余威,還記得給玻璃窗貼米字的時候嗎?

被米字膠帶支配的玻璃窗


在“圓規”影響下,海區最大風力可達13級,而臺風威力仍然有可能繼續加強,路邊不能“躲起來避風”的路燈安全嗎?

城市熱島效應和街道峽谷效應的疊加,讓道路兩旁的路燈大部分時間都在承受巨大的風壓,東南沿海地區更是每年都會遭受臺風的正面吹襲,路燈的抗風能力成為了路燈在設計時不得不考慮的重要因素,那么怎么才能知道路燈能否抗住極限風壓呢?

2016年9月28日,福建平潭金井灣大道一座高十幾米的路燈被狂風吹彎,猶如“擰麻花”般折向路中間。當天,臺風“鲇魚”在福建惠安縣登陸,給福建中北部沿海地區帶來狂風暴雨。



以我司之前針對九洲街燈的結構強度分析為例,我們可以管中窺豹,了解路燈在設計和測試的時候怎么知道它在大風下是否安全,會不會斷裂倒塌。


建立模型


根據路燈的設計,首先我們需要將路燈轉換為有限元模型,并輸入各材料的強度參數。


設定工況


在這里我們選取了以16級大風垂直向下從背面吹路燈作為例子,根據風力計算公式可以計算出路燈背面風載風力為600N,

*計算公式:F=1/2RhXSXCdXV2(風速V=52m/s)



模擬結果

通過后端蓋應力結果云圖可以看出,后端的最大應力出現在放大處,分別160.8Mpa 165.1Mpa,超出材料屈服強度,但沒有達到材料的斷裂強度,區域發生塑性損傷,材料不會失效。


后端蓋應力結果云圖

通過支撐主體應力結果云圖可以看到,最大應力出現在兩側,但材料仍處于彈性階段,未發生屈服損傷。


支撐主體應力結果云圖


通過螺釘應力結果云圖可以看到螺釘受到的應力較大,最大應力達到了218.3Mpa,但小于螺釘所用材料的屈服強度(450Mpa),螺釘材料安全。


螺釘應力結果云圖


安全性總結

綜上,這款路燈在16級大風背面受風的情況下會出現一定的屈服損傷,但并未斷裂,因此路燈在這種極端情況下是安全的。如有需要也可對相應的結構加厚增強抗風性能。



這個路燈的例子可以看出,通過分析仿真技術,可以對產品進行不同的工況分析,從而具有縮短產品研發周期,降低產品安全風險提高,提升產品有效性,預測產品潛在失效等優點,也讓現代符合設計的路燈不再懼怕大風。


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