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。 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。
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。 通常承压应该问题不大,主要要考虑其他情况的 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。 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。 书到用时方恨少,郁闷,顶下! 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....
页:
1
[2]