在文章大截面与新材料：门窗型材力学特性新挑战！中，得到了一个结论，那就是聚氨酯隔热铝合金型材的惯性矩与型材长度有关，长度越长，惯性矩越大。
这个结论同样适用于穿条式隔热铝合金型材吗？穿条式隔热铝合金型材截面力学特性与长度有何关系呢？这期来探讨一下这个问题。
当然，以下探讨的前提条件同样是复合型材纵向抗剪强度达到某一特性值(保证隔热条与铝合金型材的有效复合)，材料处于线弹性状态且隔热条构造未出现局部屈曲失效。
上一篇文章也提到，有限元模拟结果和实测结果非常接近。比如，某100系列穿条式隔热铝合金型材在1500N跨中集中荷载作用时，其实测挠度平均值为4.44 mm，有限元模拟结果为4.29 mm。
因此，这里一方面采信有限元计算结果，另一方面采用根据JG/T 175-2011开发的插件，该插件读取的型材截面力学特性也考虑了长度因素，见下图。
这样，针对穿条式隔热铝合金型材截面特性的研究，我们可以采用有限元模拟和插件计算的方法，二者相互验证。
下面以某75系列隔热铝合金中竖框型材为例，型材截面见下图。
长度分别取500、1000、1500、2000、2500和3000mm共六个尺寸，集中荷载分别取500、1000、1500、2000、2500和3000N。
有限元模拟见下图。
该75系列隔热铝合金型材，不同长度不同集中荷载下，跨中挠度见下表。
下面采用插件的方法来进行测算。首先要读取不同长度时的截面惯性矩，过程见下图。
不同长度时75系列隔热铝合金型材的截面惯性矩，见下表。
可以看出，隔热铝合金型材X轴的惯性矩也是随着长度而变化的，长度越长，惯性矩越大。
然后，我们可以根据集中荷载下简支梁挠度计算公式测算跨中挠度，公式如下。
d = Fl3/(48EI)
计算结果见下表。
下面将两种方法对比分析。
长度2000mm时，有限元法和插件法得到跨中挠度结果，见下图。
可以看出，该75系列隔热铝合金型材在长度一定时，跨中挠度与集中荷载呈线性变化关系；有限元模拟值与插件法所得值比较接近。
集中荷载1500N时，不同长度型材有限元法和插件法所得跨中挠度结果，见下图。
可以看出，该75系列隔热铝合金型材在集中荷载值一定时，跨中挠度比值与长度比值呈指数变化关系。
详细研究还可以发现，有限元法模拟结果中跨中挠度比值与长度比值呈三次方变化关系，具体约为(L2/L1)3/2。
以长度500和2000 mm为例，后者长度为前者的4倍，则变形量是前者的32倍，4.010/0.125 ≈ 32。
插件法结果与有限元法比较，跨中挠度比值与长度比值也呈三次方变化关系，但相比有限元模拟结果需要折减，约0.8~1.0不等。
由此也可以看出，有限元法与插件法所得结论基本一致，根据有限元法挠度值可反推截面惯性矩，结论同样是随着型材长度增加，截面惯性矩增加。
好了，做个小结吧。
采用试验验证过的有限元模型，基于JG/T 175-2011开发的插件，对某75系列隔热铝合金型材不同长度、不同集中荷载下的跨中挠度进行计算。
有限元模拟方法与插件法所得结果比较接近，两种方法相互验证，说明了有限元模拟方法、标准所给方法(插件)的准确性。
穿条式隔热铝合金型材在长度一定时，跨中挠度与集中荷载呈线性变化关系，与集中荷载下简支梁挠度计算原理一致，且长度一定时截面惯性矩也为确定值。
穿条式隔热铝合金型材在集中荷载值一定时，跨中挠度比值与长度比值呈指数变化关系，准确来讲是三次方变化关系，但需要折减。
结果表明，作为复合截面型材，穿条式隔热铝合金型材惯性矩不仅与截面形态有关，还与长度相关，长度越长惯性矩越大。因此，我们在做门窗工程设计时，还应根据型材长度，合理选用截面惯性矩参数。
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