低碳钢的抗压强度值？

晓昀 · 发表于 2011-4-14 15:11:54

988老师谢谢您能推心置腹指出问题！我真的很惭愧！我很不擅长钢结构设计，仅有的力学知识就是上大学时的材料力学基础，机械设备中的其他计算还能对付，就是涉及钢结构的就胆怯，不骗你。我的师傅就是老板，细节的钢结构理论估计他也没有。我们所做设备中最多的钢结构就是设备的撬体，但是那个受力分析没有这么复杂。

这个试验台我手勾了一个草图给下面同事，但是他没有表达出我的意思。可能这个问题我没有叙述清楚。
问题描述如下：
在一个四方形的底座上有两根250x250的H钢，高度为1800mm，2跟H钢之间的距离为700mm，被试验设备宽度为650左右，并座在距离为700mm的2根H钢上端，设备的主轴竖直向下。通过2个对称布置的液压油缸给设备主轴施加向下的力，一个油缸施加150吨；主轴再通过设备内部的轴承将施加的力传给设备两边的安装轴上，再通过这2个安装轴传递给H钢。底座的高度也为250，与H型钢是同类型钢材。

无能 · 发表于 2011-4-14 22:40:13

本帖最后由无能于 2011-4-14 23:16 编辑

这跟油压机相似，不过载荷是反向的。
但我们首先不考虑压杆稳定，只考虑弯曲。
作用在顶端上的150吨力，如果偏离H钢轴心线一个微小夹角，会在底部产生多大的弯矩呢？
假设偏角为0.5°，那么在底端产生弯矩sin0.5°*1.8m*150WN=23560Nm。
再假设顶端载荷偏离形心10mm，则又在全长产生弯矩150WN*0.01m=15000Nm。
共计在弱轴Wy上产生弯曲应力38560Nm / 233 cm^3 = 165MPa。
要命的是，这时候柱子已经有挠度，中间截面向水平移动了一点，那么顶端载荷在中间截面上，是不是又产生了弯矩呢？这个咱考虑不过来，就先不考虑了。
设假若产生扭矩，则有可能是sin0.5°*150WN*0.01m=150Nm，这个有点小哈，咱们就忽略它先。
还有压应力150WN/8100mm^2=185MPa。
再加上制造安装偏差，及H钢在全长上的形状误差，在相应截面上又产生应力。
但是，你怎么能肯定偏角会小于0.5°，而偏心会小于10mm？
所以问题麻烦去了，楼主这个设计若贸然就画图拿去制造，后果不堪设想。
再看压杆稳定，它的公式是从“梁”的公式推导出来的，所以压杆稳定不是压杆的问题，而是梁的问题。

建议用桁架结构，首先构造几何不变体系（三角形格子），将长立柱分割成短立柱，最好分割成压应力控制的短粗杆，咱不会算稳定，还不会算压缩么，呵呵。
其次精心设计梁柱节点，保证梁上的弯矩别传递到立柱上，这样你的立柱就是“纯立柱”了，理论就可以用上了。
立柱是解决了，再来算梁，得保证梁是梁，别变成轴了，若是如H钢这种开口截面，变成轴就脆弱了。
最后设计所有节点，节点若顶在H钢的翅膀上，得用加强板加强翅膀，因为此时翅膀从截面看，又是悬臂梁。

从整体到个体，从上面到下面，从中间截面到局部节点，所有的地方都考虑周全了，基本就没事了，再出事就只能听天由命了。为什么这么说呢？俺向来信命，觉得人算不如天算，所以地震计算还是免了，料想没有人会在发地震时开机。再说了，美国世贸大厦设计的不好么？不还是照样塌了？上海的那个大厦，吸取了911教训做的设计，据说飞机撞也没事，但它真的能固若金汤么？人真的能胜天么？笑话！
于是敝人的哲学体系就完备了，“尽人事而听天命”。

我没有设计过这种重型结构，并且在工作中也几乎都用不上做这种设计和计算，以上纯粹是纸上谈兵。

无能 · 发表于 2011-4-14 23:14:02

998大侠果然是高手，做机械的竟然精通钢结构，令敝人叹服！
敝人不才，斗胆试解大侠之回帖，说错了大家勿怪，纯粹是纸上谈兵。

这是基本理论了，一个看应力的状态，一个看结构状态，

应力对杆件中间截面而言，无非材力的拉压剪扭弯，对节点而言，得上弹性力学，当然这是吓唬人的话，若用节点板或节点块，查手册即可。
结构状态就是结构形式了，刚架结构还是桁架结构，桁架结构也分好多种的，刚架结构也是。但归根结底，一上有限元，全部搞定。

举几个浅显的例子，
1 当不满足欧拉条件时，不是强度的问题，是稳定性的问题，强度可以还富裕，但结构已经跨了，

这个就是压杆稳定的内容了。为什么稳定性排第一呢？实际是弯曲排第一，敝人在敝贴中说过，所有的应力中弯曲应力最厉害。

2 当不满足斜切条件时，不是被压溃，而是被切剪所破坏了，此时抗压值尚够，但已经破坏了，

塑性材料的变形实际就是剪切变形，从微观上说是晶体滑移，这个敝人学的不深。
不同的材料其剪切强度跟抗拉强度的比值也不同，分别有0.4，0.5，0.7的，为安全计我们一般取0.5，精确点取0.577，前面的大侠说了，分布是屈氏准则与米氏准则。

3 当不满足挤压条件时，材料的局部因挤压已经破坏，而整体结构尚在，

挤压应力最容易分布不均而引起应力集中。就是一个四方的大铁块子压在另一个四方的大铁块子上，接触面从中心到边缘每一点的应力都不同，这个得用弹性力学来证明。根源是全部的微元体都要保证自己的平衡，从而得出满足弹力全部15个方程的解。这个“负载均衡”的观点敝贴中也提过，奇妙的是计算机网络中也讲究个“负载均衡”。何以故？老子说过，不患贫而患不均。

4 当连接结构的冲切条件不够的时候，立柱可能尚在，但结构已经损坏，

节点的设计要比中间截面复杂。
至于说整体稳定性，这个敝人不详，但万变不离其踪，料想也是因为力改变了它的方向，从而引起载荷性质的改变，进而将杆件变成了“梁”，敝贴中也曾提过。

JSBAO · 发表于 2011-4-15 06:12:46

通常承压应该问题不大，主要要考虑其他情况的

781595830 · 发表于 2011-4-15 13:48:16

基于拉伸实验确定的应力-应变曲线，最大应变量受到塑性失稳的限制，一般∈=1.0左右，而实际塑性变形的应变往往比1.0大得多，因此，用拉伸实验确定的应力-应变曲线便不够用了，而用压缩实验得到的应力-应变曲线的应变量∈=2，因此要获得大变形程度下的应力-应变曲线需要用压缩实验。所以你做压缩实验，当然用压缩应力-应变曲线，用拉伸的话不够用啊。

mixin0756 · 发表于 2011-4-15 22:05:57

对在受压状态下工作的零件可以做压溃试验，在一定的压溃载荷下不开裂，且压缩应变量不超过额定值，才能保证材质的使用性能。

冷水黄金 · 发表于 2011-11-4 23:53:16

书到用时方恨少，郁闷，顶下！

无情、无我 · 发表于 2011-11-5 19:34:52

材料都是怕拉不怕压的，老师每次都这样说，你这个试验台若是悬挂在"H"的中间应属压弯组合，但考虑抗压是不行的...还要考虑弯曲啊....

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