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1、·设计理论·考虑应变速率的强度分析上海科技大学王纯敏提要,。,结构物在正常工作情况下一般是以静待载作为设计依据的但在工程实际上它们还,、经常承受动荷载的作用其中有些动荷载如地震荷载脉动风压等等可用动力系数乘以静荷,应用,载静荷载的许用应力〔〕进行强度计算但是另一些动待载如工业厂房基础受极,,桂的冲击力吊车梁受起动式刹车的冲击力等等对构件的加载追度超过了某一限度使材料,。因此,的机械性质发生显著的变化其许用应力伍也必定随之发生明显的改变构件受冲击。荷载或高速加载的必度条件就不该建立在静荷载的许用应力〔〕值的基拙上为,了考察结构物承受冲击荷载及高速动荷载的能力在没有解决其许用
2、应力值时往往根,、。,据实物的破坏试验资料进行分析这就化费了大量的人力赌力为此本文付材料在冲击。荷载的强度分析作一些探讨、一分析。实验证明塑性材料的尾服极限和弧度极限与材料的应变速率有关应变速率。。则和都有提高这对于低碳钢尤为明显本文作者在已有的试验设备条件下对低,。碳钢试件进行了不同加载速度的拉伸够验观察到也有类似的现象另从资料可知如果迅。“,’,等于即应变速率为时由于材料,“一。仍服从虎克定律其应力速率必然达到与。其相应的动荷载一定是冲击荷载在冲击荷载作用下低碳钢。。的屈服极限比静荷载下的几乎增长了一倍如图所示在图中分别以曲线和曲线表示低碳钢在静荷载和动荷载下。。由拉
3、伸试验所得的一曲线,加载速度增大材料屈服极限吮增长的原因可简单解释图如下。材料的屈服点是金属材料由弹性变形过渡到塑性变形的转折点由试验可知弹性变形,。以声速进行因此加载速度对它无影响而塑性变形则需一定的转变时间从变形机理分,,,析塑性变形是以滑移方式进行的随着加载速度的增加塑性变形所需的时间不够即材,。,料对滑移的抗力增加宏观上就表现为屈服点的增高因此结构物受冲击荷载作用的强度,。目前分析必须涉及材料在冲击荷载作用下的危险应力间题在吊车梁的设计中尚缺乏详尽。的分析一一©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHou
4、se.Allrightsreserved.http://www.cnki.net今引用上海玻璃钢结构研究所《玻璃钢结构设计》一书中高速荷载的试验分析用重对数坐标绘出玻璃钢拉伸强度和破坏时间的关系所提出的如下表达式”常数⋯⋯式中。一一破坏应力一一加载至材料破坏所需的时间。一一与材料有关的常数,二。对于玻璃钢加载至破坏所需的时间与波坏应力的次方成反比即。一“,由资料知低碳钢试件的应力速率一时其屈服极限比通常的静拉伸。二,二‘试验其应力速率一的屈服极限增高设材料的弹性模量“,则一应力速率。“一应变速率危险应力扩赘子竺竺竺抒堑霓钾全户一,⋯一。一“仃“,一工二一一。。一。“。二。
5、仃“曰‘曰一口口口侧,,由式知一”·”·二一“’““小‘·一“‘即。”十‘二。。‘。,八,。,,·、’一‘一‘。取一“州蕊蕊一,“。,。“一,我国标准规定在屈服极限或前对一般试验应力速率。或试验机两夹头的相对位移速度通常不大于原标距长度的仲裁试验时不大于原。,标距长度的若加载速度小于塑性变形传播的速度则对涵服极限无影响,,,,。反之则塑性变形的抗力提高即屈服极限有所提高如图所示雷琐十长冬︸全飞古厂口「月日口州「门户,口「二一口「刃口通补拜邵卯口口圈门门曰口口口口口门曰口日巴口口口口夕加载逐度袱硒‘协应变‘图图一一©1994-2010ChinaAcademicJournal
6、ElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net,从图可知加载速度对低碳钢屈服极限的影响今列于表,。也按式进行计算所得值也近似等于已。低碳钢在常温下几种应变速率的应力应变曲线如图所示今按式以已,又一‘。二,。及计算所得值约等于表旧自侧侧侧一一,,,,口“。。’加载速度一危险应一力爪。”二。二一一一—“门白,曰臼门州一妇曰一在断裂力学中用对数坐标建立的疲劳裂纹发展速率和应力场强度因子差值“的关架。,,、系为折线这样对于低碳钢直接用静荷载的屈服极限应变速率与高速加载的数据进行,。线性回归所得值就大于
7、或近于,,由于试验条件的限制未能测定低碳钢在冲击荷载下的危险应力今从上述资料分析取二,,以探以吊车梁受竖向冲击为例计算其在冲击荷载下的危险应力讨其强度分析方。法、二实例二,·,一焊接吊车梁的设计资料吊车梁跨度仍长梁的材料用号钢焊条,。用号钢轨用型,,,,。两台桥式吊车吨软钩中级操作小车重量吨吊车跨度米二确定荷载吊车的荷载简图如图所示二。二最大车轮压力二吊车竖向荷载设超载系数为三内力计算,。先确定求梁上弯距最不利荷载位置的车轮分布图如图所示吊车梁左边支座反力为一少之一遗际户一于里丝一拱卫迎不织犷苏均一占一一寸一一一图二一一©19
