16級(jí)大風(fēng)下路燈會(huì)斷裂嗎？
受臺(tái)風(fēng)“圓規(guī)”影響，深圳發(fā)布了今年首個(gè)臺(tái)風(fēng)黃色預(yù)警，全市停課。同樣是秋臺(tái)風(fēng)的它讓人不禁回想起當(dāng)年“山竹”的余威，還記得給玻璃窗貼米字的時(shí)候嗎？
被米字膠帶支配的玻璃窗
在“圓規(guī)”影響下，海區(qū)最大風(fēng)力可達(dá)13級(jí)，而臺(tái)風(fēng)威力仍然有可能繼續(xù)加強(qiáng)，路邊不能“躲起來(lái)避風(fēng)”的路燈安全嗎？
城市熱島效應(yīng)和街道峽谷效應(yīng)的疊加，讓道路兩旁的路燈大部分時(shí)間都在承受巨大的風(fēng)壓，東南沿海地區(qū)更是每年都會(huì)遭受臺(tái)風(fēng)的正面吹襲，路燈的抗風(fēng)能力成為了路燈在設(shè)計(jì)時(shí)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(fēng)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(fēng)吹彎，猶如“擰麻花”般折向路中間。當(dāng)天，臺(tái)風(fēng)“鲇魚”在福建惠安縣登陸，給福建中北部沿海地區(qū)帶來(lái)狂風(fēng)暴雨。
以我司之前針對(duì)九洲街燈的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析為例，我們可以管中窺豹，了解路燈在設(shè)計(jì)和測(cè)試的時(shí)候怎么知道它在大風(fēng)下是否安全，會(huì)不會(huì)斷裂倒塌。
根據(jù)路燈的設(shè)計(jì)，首先我們需要將路燈轉(zhuǎn)換為有限元模型，并輸入各材料的強(qiáng)度參數(shù)。
在這里我們選取了以16級(jí)大風(fēng)垂直向下從背面吹路燈作為例子，根據(jù)風(fēng)力計(jì)算公式可以計(jì)算出路燈背面風(fēng)載風(fēng)力為600N，
*計(jì)算公式：F=1/2RhXSXCdXV2（風(fēng)速V=52m/s)
通過后端蓋應(yīng)力結(jié)果云圖可以看出，后端的最大應(yīng)力出現(xiàn)在放大處，分別160.8Mpa和 165.1Mpa，超出材料屈服強(qiáng)度，但沒有達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度，區(qū)域發(fā)生塑性損傷，材料不會(huì)失效。
通過支撐主體應(yīng)力結(jié)果云圖可以看到，最大應(yīng)力出現(xiàn)在兩側(cè)，但材料仍處于彈性階段，未發(fā)生屈服損傷。
通過螺釘應(yīng)力結(jié)果云圖可以看到螺釘受到的應(yīng)力較大，最大應(yīng)力達(dá)到了218.3Mpa，但小于螺釘所用材料的屈服強(qiáng)度（450Mpa），螺釘材料安全。
綜上，這款路燈在16級(jí)大風(fēng)背面受風(fēng)的情況下會(huì)出現(xiàn)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(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加厚增強(qiáng)抗風(fēng)性能。
這個(gè)路燈的例子可以看出，通過分析仿真技術(shù)，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不同的工況分析，從而具有縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)提高，提升產(chǎn)品有效性，預(yù)測(cè)產(chǎn)品潛在失效等優(yōu)點(diǎn)，也讓現(xiàn)代符合設(shè)計(jì)的路燈不再懼怕大風(fēng)。
