中国领先的企业技术服务平台

返回贤集网 返回论坛
贤集网技术论坛APP下载
0 回复贴,共 0回复 收藏

【机械设计实例】一个基础但非常实用的结构设计,你会么?机械小考题,来自测一下!

前段时间出了一个考题,一根高1.5m的无缝钢管支撑1吨的重物(本题目钢管不承受偏载,只考虑垂直载荷),钢管截面如何选择?看似非常基础,但实际上很多设计师都没有完整的设计思路,在结构设计中这应该算是最简单的模型了,但实际上他包含的知识点并不简单,下面分享下设计思路,也希望设计师们能夯实基本功:



1.抽象受力模型


明确设计要求后,要抽象出受力模型,如图:




2.确定计算内容


根据材料力学知识,需要计算两项内容:正应力和压杆稳定性。在此注意,很多人没有压杆稳定性的概念,这会导致正应力满足要求但结构失稳的情况。


(1)找出正应力的计算公式。σ=F/A


(2)找出压杆稳定性的计算公式(如下图),根据受力模型,一端自由,一端固定模型适合本结构。



(3)确定结构的安全系数,可取1.25-1.5或者其他,关于安全系数要有概念。



3.计算


通过以上需要计算的内容可得出以上公式的变量为钢管内径、外径、材料,最终确定这三个参数即可。


(1)到这里小编会借助EXCEL的力量来代替笔算,因为在参数需要经常改变来匹配合适的设计时笔算效率低,出错率高。把公式在EXCEL里编辑好后把内径,外径,材料屈服强度(塑性材料以屈服强度作为失效状态),作为变量输入,把正应力和压杆稳定性作为结果输出。


(2)有人会问了,内外径和材料如何确定?要通过一些原则逐步缩小选择范围:


确定材料,常用无缝钢管材料20,Q345B,45等,考虑钢管还要焊接底板选择焊接性好的材料,可选择Q345B,此时材料屈服强度可确定。


内外径规格选择市场上最常见的规格,将规格带入计算表可初步筛选范围


结合厂内现有规格及经常采购规格。


在满足强度和稳定性的前提下选择重量最轻价格最合适的规格。


经过反复的选择及对比确定最终规格,确定后再带入计算表看下最终的强度及稳定性。


此计算表可作为以后类似计算的模板。



总结:


在做结构设计时要多研究方法和多积累,逐步形成一种常规设计思维(但不是固化),这种扎扎实实的知识应用会让你受益匪浅,建议设计新人们继续认真学习材料力学知识,结合实际应用多多思考。


回复
0 个回复,共 0
您尚未登录,登录后才可以发帖评论,快去 登录 吧!

主题信息

推荐主题