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泵臂节临界载荷简述

[ 时间:2018-06-13 来源:http://www.kenflor.com/ 作者:佛山肯富来水泵厂 点击: ]

屈曲是当构件的压缩应力超过某一值而发生的。当结构所受载荷达到某一值时,若增加一微小的载荷量,则结构的平衡位形将发生很大的改变,这种情况叫做结构的失稳或屈曲,相应的载荷称为屈曲载荷或临界载荷。 

 

传统上,屈曲可粗略地划分为:分支点屈曲和极值点屈曲。分支点屈曲的特征是:在临界状态时,结构从初始的平衡位形突变到与其临近的另一平衡位置位形,表现出平衡位形的分岔现象。没有平衡位形的分岔,当载荷超过临界点时,微小的载荷增量将引起结构应变的激增,这类屈曲为极值点屈曲。 

 

对于极值点屈曲,结构发生屈曲后再增加载荷,结构即丧失相当大的承载能力,若载荷增量过大,结构将发生失稳破坏;对于分支点屈曲,并非发生屈曲后所有结构均丧失承载能力,若佛山肯富来水泵厂根据结构的承载能力可将分岔屈曲划分为以下三类: 

(1)稳定分岔屈曲。当载荷增加至临界点,若继续增加载荷增量,结构将变换至另一平衡位形,继续承载而不发生失稳破坏。

(2)不稳定分岔屈曲。分岔屈曲发生后,结构平衡位形将发生改变,结构承载能力将迅速下降,即使施加载荷低于临界载荷值时,结构仍会产生较大应变,换言之,结构承载只有在低于临界载荷时才可保证其承载能力。

(3)跳跃屈曲。当结构发生分岔屈曲后,若继续施加以微小载荷增量,在此瞬间结构产生较大挠度变化,以变换至另一平衡位形继续承载。

 

在臂架结构的非线性强度计算结果中,发现系列臂架在全工况计算中均存在多个臂节出现了应力波纹的状况,以下进行检查应力波纹处是否发生结构板件屈曲情况。 

 

由于系列臂架中多个臂节均出现应力波纹现象,对不同型号臂架的不同臂节出现应力波纹的板件,进行加载-相对位移关系检测,与以上计算分析结果类似,故认为臂架发生应力波纹位置处,在载荷加载过程中,均出现了板件屈曲。并且在板件的加载-VonMises应力中,在发生屈曲的所有板件中,A-B段稳定分岔屈曲过程中,板件应力均未达到材料的弹性极限,属于弹性屈曲,在B点后发生的极值点屈曲,部分板件的应力波峰处VonMises应力值已超材料的弹性极限。

 

在系列臂架结构静力强度非线性计算结果中发现,臂架中存在多个臂节出现应力波纹情况,通过判定,认为臂架中出现应力波纹的臂节的板件发生了板件屈曲失稳情况。故有必要针对全工况中板件屈曲发生工况及位置进行判定,由于臂架结构相似,故判定方法类同,下给出75米泵车臂架的屈曲发生工况分析:

 

对75米泵车臂架进行全工况结构静力强度计算,并提取其臂节中下横板,侧板及上横板位置的应力波纹图片,从提取的图片中发现发现,出现应力波纹现象的板件是臂节2、4、5的下横板。佛山肯富来水泵泵车臂架承受垂直指向地面的自重载荷、风载、回转惯性载荷,其中泵车自重为主要载荷,所以泵车臂架在工作时的不同工作形式决定了其受力情况的差异,故针对出现应力波纹现象的臂节在不同工况形式下进行特定工况形式分析,臂架可看为细长的杆件,当作用于单臂节受压时,可看为受压杆件。受压的细长杆件当压载在一定范围内时,其载荷与应变保持线性关系,当载荷达到某一特定值时,若增加微小载荷增量,其位移将发生激增,即杆件发生失稳或屈曲,这一载荷值被称为屈曲发生临界载荷。因此,屈曲临界载荷是细长压杆的一个重要设计参数。 

 

对于未发生屈曲的构件,其承载能力往往根据材料的极限强度来判断,即材料的应力是否超出许用值;然而屈曲的发生却不能依此为依据进行判断,屈曲的发生取决于多种情况,包括构件尺寸、构件材料性能、构件的边界约束方式以及其承载方式等等众多原因,故屈曲应力的确定是比较复杂的问题,现今常用的是确定临界载荷的方法来判断结构是否达到了屈曲临界情况。 

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