高强度登高车钢管轴压稳定性系数研究,    肇庆端州登高车出租,  肇庆登高车出租,  登高车出租   钢管极限载荷计算,  本节是通过ANSYS的参数化语言(APDL)建立不同长度不同截面尺寸的钢圆管有限元模型，通过ANSYS中的特征值分析得到的第一阶屈曲模态更新几何模型来施加初始弯曲缺陷，杆件的初始弯曲为其X方向的偏移量与杆件长度的比值，通常认为初始缺陷为长度的1‰到3.3‰，在考虑初始缺陷后对不同长度、不同截面规格的钢管进行有限元计算，通过非线性有限元分析得到试验用来加载的破坏载荷。本次计算主要以研究的两种高强度材料钢圆管为对象，实际样本试件的说明。圆管的破坏载荷与圆管长度及初始弯曲均成反比。 以长度为1500mm圆管，施加初始缺陷为1‰为例，圆管的位移云图及应力云图。 破坏载荷值为施加载荷值乘以时间载荷步数，破坏时的应力小于材料的屈服强度，圆管发生屈曲破坏。 屈曲破坏载荷的上下限数值分别为对钢圆管施加1‰以及3.3‰的初始弯曲缺陷所获得，其破坏载荷值与规范a类的破坏载荷对比。

       S890钢圆管计算结果与20Mn2相似，以长度为2000mm的S890圆管，施加初始缺陷为1‰为例。 破坏载荷值为施加载荷值乘以时间载荷步数，破坏时的应力小于材料的屈服强度，圆管发生屈曲破坏。 与20Mn2材料钢圆管类似，屈曲破坏载荷的上下限数值分别为对钢圆管施加1‰以及3.3‰的初始弯曲缺陷所获得。长度越长的圆管越容易发生破坏，其屈曲破坏载荷也越低。 可知规范a类计算结果与施加2‰初始弯曲的有限元分析计算结果最为吻合。 通过对20Mn2以及S890两种高强度钢圆管的分析计算可以得出非线性有限元分析方法的初步可靠性，以此为基础对两种材料的钢圆管进行屈曲破坏试验，分别通过计算破坏载荷与试验破坏载荷计算出相应的轴压稳定性系数，进而拟合出高强度钢圆管轴压稳定系数曲线。

    试验目的:  由于规范中的轴压稳定性系数大多是以Q235材料为基础，而像20Mn2以及S890这些种类的高强度钢在工程实际中的应用越来越广泛，在用规范进行设计时，材料不能完全应用导致结果并不精确。因此，本章的目的在于通过分析及试验研究拟合出高强度钢的轴压稳定性系数曲线，在传统的计算方法基础上进行修改，有利于对起重机臂架稳定性的研究提供更精确的计算结果，减小误差。

    试验样本检测,   样本说明20Mn2以及S890两种高强度钢圆管试件的属性，每个长度的试件数量均为3个，表中长度值是试件的理论长度，每根圆管的具体长度值在测量直径和厚度时进行测量。

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    直径和厚度检测:  在实际的生产加工过程中，每个试件都会有细微的误差，导致试件一些尺寸与理论值不能完全吻合。由于误差的存在一定程度上会影响试验结果的准确性，因此，为了保证试验结果的可靠性，在对钢圆管进行试验之前先对样本试件进行直径与壁厚的实际测量。在此次测量中，对于直径大小采取在圆管上测量五个点取平均值的方案来确定每根样本试件的直径。壁厚的测量方法与直径的测量方法相似。样本试件长度与理论长度相比平均误差都在2-3mm之间，而厚度与直径的误差微小到可以忽略不计，因此，本次测量结果表示这一批样本试件是可用的并能保证试验结果的准确性。

      材料力学性能检测:   20Mn2的名义屈服强度为590MPa，S890的名义屈服强度为890Mpa，为了得到这两种材料的真实的屈服强度，从钢管上取样制成标准试件进行力学性能试验。从20Mn2钢管上共取6件试样，在S890钢管上同样取6个试件。 所有试件的屈服强度均小于抗拉强度，并且两种材料屈服强度均小于1000MPa，所以认为12个试件的力学性能试验测试结果均为可信的，因此，20Mn2材料的平均屈服强度为841.6MPa，S890材料的平均屈服强度为891.4MPa。由于标准节使用的20Mn2材料与拉伸试验的20Mn2材料不是来自同一批，因此在标准节试件上取样进行材料力学性能试验，取平均值后确定标准节所用20Mn2材料的屈服强度为582MPa。

     试验方案1、边界模拟用单刀口结构方式进行连接的原因是试验需要样本钢圆管的两端实现铰支。两端铰支能实现钢圆管的两端自由转动，试验采用单刀口模拟两端铰接。 2、贴片方案试验时通过测定试件中间处截面的应变得到圆管的受力情况，因此，沿着试件中间处一周共贴4个应变片，应变片粘贴方向与试件轴向方向一致，应变片分布。  3、加载方案将样本试件通过两端用单刀口连接的方式将钢圆管与作动器和工装墙连接起来，作动器的量程为100t，试验只需要一个作动器进行加载。在试验安装符合了试验要求的情况下，根据有限元分析计算得出的样本试件的破坏载荷来确定最终的试验载荷进行加载。试验破坏载荷普遍大于计算破坏载荷，而试验与计算破坏载荷之间的误差普遍在10%以内，由此认为试验结果良好。从误差可以看出材料为20Mn2的钢圆管破坏载荷值相比于材料为S890的钢圆管离散程度更大，造成这种结果可能的原因是因为钢圆管本身存在制造误差，从长度、直径以及壁厚等参数来说S890材料的圆管比20Mn2材料的圆管更为均匀。同时，在之前的材料力学性能测试的结果可以看出，20Mn2材料的屈服应力波动范围比S890材料的更大，再加上试验可能出现的安装误差导致此结果的出现。根据我国设计规范中规定，规范a类圆管截面的缺陷系数1t、1tǤͶ、1t。

    220Mn2轴压稳定性系数对比及曲线拟合设计规范的轴压稳定性系数曲线是基于Q235钢的基础上得到的，因此，应用规范设计不能准确地计算类似20Mn2及S890等高强度材料的轴压稳定性系数，从而影响对工程实际中的轴压稳定性问题的研究。起重机设计规范中的轴压稳定系数是以Q235材料为基础，不同材料的稳定系数通过换算长细比查表得到。通过试验屈曲破坏载荷计算得出的轴压稳定性系数与规范a类轴压稳定系数曲线的对比。试验所得稳定系数通过试件的屈曲破坏载荷及屈服强度获得，为屈曲破坏载荷与材料屈服强度的比值。可以看出试验值与规范值差值的大小随着正则长细比的增加而减小。

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