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楼主: 晓昀
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低碳钢的抗压强度值?

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11#
 楼主| 发表于 2011-4-14 15:11:54 | 只看该作者
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。
! E! F! X$ y* l" P8 q' `% [3 s0 N/ ?/ ~9 i( `$ {! b' L' w2 `
    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。- ?/ K; V4 g- J& @
    问题描述如下:6 y' [) H3 H7 m2 T
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。
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12#
发表于 2011-4-14 22:40:13 | 只看该作者
本帖最后由 无能 于 2011-4-14 23:16 编辑 4 o9 U3 ^& W8 x1 C

! x, b; `+ H2 U8 w2 B: j; B0 V这跟油压机相似,不过载荷是反向的。" d/ `- f) L* u6 q
但我们首先不考虑压杆稳定,只考虑弯曲。2 C: g7 b, T% a% ?, t
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?
; F  ?8 W. ]9 I/ y* g% k假设偏角为0.5°,那么在底端产生弯矩sin0.5°*1.8m*150WN=23560Nm。
9 I) _5 _3 j2 l7 ~; C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。
! t5 \/ L/ x# k* o# v* t共计在弱轴Wy上产生弯曲应力38560Nm / 233 cm^3 = 165MPa。
# ]9 ]4 u$ c8 A! J( N' G' P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。
* V6 P; U1 R! @. R8 Z' Z  z! @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。
, U  c0 ^- }$ x5 ]* V! ~4 C9 N2 C  \还有压应力150WN/8100mm^2=185MPa。
! T* Y( q' g$ J( s" k) {% p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。/ w" l2 U: y# L  F
但是,你怎么能肯定偏角会小于0.5°,而偏心会小于10mm?' c# k+ E# p  m+ J$ k
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。% x( _( `+ D+ O  a" z+ @
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。2 Z2 d7 o- v; j0 L! |" S# \; ]

' Z8 d$ b, r% N6 q7 H5 u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。
/ [6 a; G+ n9 I" f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。
+ P0 S$ ~5 a2 B/ O1 K/ r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。
& E+ S( I# ]0 j0 t8 |; V5 }1 R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。
! g5 b' a+ T' t; C
/ y: ?$ }# h2 C  c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!
+ e/ m, o+ `- _# s! \# Q于是敝人的哲学体系就完备了,“尽人事而听天命”。
$ Y6 V! F2 A8 I: \0 ]5 l# `, a1 z) F& N% N2 e, g# a7 [3 O
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。* `) {$ ^- Q. e2 e; a) v1 N2 w

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晓昀 + 1 谢谢您的思路和指点。

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13#
发表于 2011-4-14 23:14:02 | 只看该作者
998大侠果然是高手,做机械的竟然精通钢结构,令敝人叹服!
, m9 ^; M0 W* h: \1 ~% W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。1 ]4 z/ h& L; V, V+ r+ H& ~

7 K# b" g; i  j' H0 y9 G/ |4 ~这是基本理论了,一个看应力的状态,一个看结构状态,; i7 H) N2 w5 O. C, T& l

( Y/ o4 K  ?* A( E% ?7 b
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。+ t1 K. r% v+ q4 D6 U' K# W# j* G
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。
, n  R+ c. u2 k9 N; J- I4 }
6 O4 @. A' Z& t: X/ [) k) T. a
举几个浅显的例子,
% H! W& c/ j2 q4 [. P" Z% t1 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,
; U! O/ ]4 L( N: j$ X: h5 m9 `& W7 J0 [8 u( U# @$ A$ Z% X
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。! ~1 j% ^; z: a# b+ l. J7 q! r
4 T1 Y+ L2 F  S! j- ?  x8 x( \
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,
! G! t/ D+ q+ A% B
- `1 b. d/ D6 Z% P1 t( ~9 ^
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。
* L. e8 H7 C' H6 ~# x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。
* b8 n" `( }+ |
6 D3 A* P* M& B6 h. }4 z% t3 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,
4 J1 d7 a$ m5 _2 I; R
: W$ D3 P- l; l  k
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。
' T! `" h5 @2 h" w: N: y3 l- d% y
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,
* u2 x; h2 n7 c# {
1 k# v' ?; ~4 t
节点的设计要比中间截面复杂。: ^( W# |' A+ \+ U2 ?* d
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。

点评

要不看您的详解,998大侠的回复都看不懂啊  发表于 2015-12-7 22:01
高手,有点头晕  发表于 2011-4-15 13:10
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14#
发表于 2011-4-15 06:12:46 | 只看该作者
通常承压应该问题不大,主要要考虑其他情况的
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15#
发表于 2011-4-15 13:48:16 | 只看该作者
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。
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16#
发表于 2011-4-15 22:05:57 | 只看该作者
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。
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17#
发表于 2011-11-4 23:53:16 | 只看该作者
书到用时方恨少,郁闷,顶下!
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18#
发表于 2011-11-5 19:34:52 | 只看该作者
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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游客
  发表于 2012-6-20 17:45
你们的老师应该没有实战经验,才会说出这样的话。在钢结构中,稳定性是排在第一位的。  发表于 2012-6-20 17:45
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