第五章-实腹式受弯构件.ppt
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1、2019/2/13,物流工程学院 WHUT,1,第五章 实腹式受弯构件梁,51 梁的种类和截面式,52,型钢梁的设计,53 组合梁设计,54变截面组合梁,55,梁的整体稳定性,56,组合梁的局部稳定性,57组合梁的构造设计和工艺设计,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,2,梁主要承受横向弯曲的突腹构件 梁在起重机中的应用举例: 桥式起重机的主端梁 门式起重机的桥架主梁 门坐起重机的转台梁,平衡梁,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,3,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,4,51 梁的种类和截面式,一 种类:(1)型钢梁 (2)结合梁: 型钢型钢 型钢钢板 钢板钢板 型
2、钢梁: 优点制造简单,周期短,成本低 缺点截面尺寸受限,厚度大,自重 大,不经济。,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,5,结合梁:优点尺寸可以任选,易达到设计要求 缺点制造费工,成本较高 一,梁的截面形式 详见P118 常用截面形式 工字形用于单向受弯 箱 形用语双向受弯,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,6,52,型钢梁的设计,一,型钢安全正常工作条件:,二,设计步骤(以两端简支,受一集中力的 梁为例) 与轴心受力构件设计不同,轴心受力构件=N/Aj, ,或=A/A中,,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,7,求A需,以及从=l/r中求r需,根据A,r需(h需)选
3、型钢,而梁从=M/W中求W需,和从y=PL3/(48EI)(两端铰支梁)中求I需,然后依据W需,I需查表选型钢,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,8,1,由强度条件确定W需 . W需M/(按组合计算内力) M最大弯矩 材料的许用应力 2,由刚度条件确定I需 .,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,9,yL许用饶度,查P56,表215. 说明:两个集中力的情况.,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,10,.由需,需查型钢表选型钢。 .验算 1)强度: ()正应力:/单向 弯曲 . x/jx+y/jy 双向弯曲 x,y同一截面内力 jx,jy同一点的值,2019/2/13
4、,物流工程学院 WHUT,11,梁的最大剪力 梁截面的最大面积矩 腹板厚度 (3)局部压应力: 跨中由集中载产生的局部压应力(对腹板而言),2019/2/13,物流工程学院 WHUT,12,其中c集中力分布长度 c=a+2hy 跨端支座处:,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,13,c=a+hy,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,14,1,m 应带各自的正负号 1.1考虑验算点处材料强度为最低的概率较小而提高许用应力的倍数。,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,15,(5)当集中轮压P作用于工字钢下板时,还 应考虑由轮压引起的局部弯曲应力,验算由整体弯曲和局部弯曲产生
5、的总应力(详见p224-225). 2)刚度: 静刚度:y=PL3/(48EI)yL或:y= PL3/(48EI)yL 动刚度:(用户有要求时) 式中符号意义详见P120121 3)整体稳定性:,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,16,在55中讨论 53 组合梁设计 一,组合梁合理梁高的确定 观察:强度:,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,17,刚度:,结论:梁高h是设 计的关键尺寸,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,18,1,由强度条件确定的经济梁高h 梁自重 =+腹 思路:设法将表为梁高h的函数: =f(h),I=wh/2 又,2019/2/13,物流工程学院
6、 WHUT,19,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,20,式中:w=M/ 腹板总厚,参考表51选取 k系数,与构造有关,根据经验由 p124中的统计值选取。 1.由刚度条件确定的 经济梁高:h,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,21,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,22,.同时满足强度,刚度条件的特征梁高ha 满足强度条件所需的I=hw/2 令I=Is,即:hw/2=Is,得hd=2Is/W 由图可见:当hhd时,h由(强度条件) 控制;当hhd时,h由Is(刚度条件)控 制。 .合理梁高h的确定:,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,23,情形:(a)
7、hhd,hshd, 合理梁高h(由强度控制) 情形:(b) hhd,hshd, 合理梁高hs(由刚度控制) 情形:(c) h hd,hshd, 合理梁高hd 结论:对有效曲线(图中红线)最小值对应的高h即为合理的梁高,设计时,先分别计算出h ,hd,hs进行比较,确定合理的梁高,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,24,一, 组合梁的截面设计: .腹板尺寸:ho,确定 取ho=h是园整数(10mm的倍数) :对工字形 =6+2h/1000(mm) 箱形 :=4+2h/1000(mm) (单块) 通常:=616mm中选取,且以2mm为间隔 。,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,
8、25,.翼板尺寸b(bo),t,确定:,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,26,综合考虑整体稳定性,局部稳定性等等条件确定b, t的分配 b0: 由整体稳定性条件: 工字形:b=(1/21/6)h 箱形: b0h/3 由水平刚度条件: 箱形:b0L/60(或h/3.5) 由工艺条件:箱形:b0300mm, 当h0650时b0,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,27,t:由局部稳定性条件:,由工艺条件:,注:截面尺寸往往参考同类产品类比初定,然后验 算,调整常用方法,3.验算: 1)强度:,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,28,当集中轮压在正轨箱形梁或半偏轨箱形梁
9、的上翼 板时,还应考虑集中轮压引起的局部弯曲应力,验 算由整体弯曲和局部弯曲产生的总应力,详见 p234p238,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,29,疲劳验算(A6以上) 部位: a)受拉翼板的对接焊缝及近缝区基本金属 b)横隔板下端(腹板受拉区)焊缝及腹板近 缝区基本金属,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,30,2)刚度:,3)整体稳定性(在55中讨论) 4)局部稳定性(在56中讨论),2019/2/13,物流工程学院 WHUT,31,54变截面组合梁 一,设计目的:G, 适用于大跨度梁。 二,设计依据:等强度条件 任一截面处 。,三,设计方法: 1.改变翼板宽,20
10、19/2/13,物流工程学院 WHUT,32,2.改变翼板厚(不常用) 3.改变腹板高(常用) h1=0.5h l1=(1/41/8)L 注意:应使截面平缓过渡 突变部位应验算zs 绕度计算与等截面不同, 按p130131式(533), (534)计算,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,33,55,梁的整体稳定性 一.概念 梁在横向载荷P作用下,当P增大到临界值Pcr时,梁就会发生侧向弯曲且伴随扭转变形而丧失承载能力称为梁整体失稳。 失稳时的临界载荷:Pcr 失稳时的临界弯矩:Mcr 失稳时的临界应力:cr,2019/2/13,物流工程学院 WHUT,34,二,整体稳定性计算是式:,
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