铝型材承载强度校核方式

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编辑日期: 2020-12-16 13:58

一、型材设计

为防止连接处松动,型材的T形槽都是内凹的,具有这种结构的型材在对接时只有边缘的线接触,T形槽受力变形也被限定在弹性范围内,显著提高了结构的稳定性。


二、型材直线度

型材水平放置,任意位置的长度L2=300mm,其弯曲变形高度数h2的最大值不超过0.3mm(L2=300mm,h2≤0.3mm)。型材全长L1的弯曲变形高度h1参照下表:


三、型材扭曲度

型材水平放置,宽度W,因弯曲和扭曲而使端部翘起,其扭曲变形高度T参照下表计算:


四、型材平面度

型材水平放置,型材短边W的最大平面容差D,参照下表:


五、铝合金机械性能参数表


六、铝型材的强度校核
对于韧性材料制成的梁,当梁的危险截面上的最大正应力达到材料的屈服应力(σs)时,便认为梁发生失效;对于脆性材料制成的梁,当梁的危险截面上的最大正应力达到材料的强度极限(σb)时,便认为梁发生失效。即:σmax=σs(韧性材料),σmax=σb(脆性材料),这就是判断梁是否失效的准则。铝型材属于韧性材料。为了保证型材具有足够的安全裕度,型材的危险截面上的最大正应力,必须小于许用应力,许用应力等于σs或σb除以一个大于1的安全因数ns(一般ns取1.3~1.5)。于是,有:为了保证型材具有足够的安全裕度,型材的危险截面上的最大正应力,必须小于许用应力,许用应力等于σs或σb除以一个大于1的安全因数ns(一般ns取1.3~1.5)。于是,有:

上述二式就是基于最大正应力的型材弯曲强度计算准则,又称为弯曲强度条件,式中[σ]为弯曲许用应力;ns和nb分别为对应于屈服强度和强度极限的安全因数。

型材的弯曲强度计算步骤:
(1)根据型材受到的约束性质,从表1中查出型材的最大弯矩计算公式,算出最大弯矩值;
(2)由最大弯矩值,根据公式 算出型材在最大弯矩截面处所受的最大内应力;
(3)查表2,得出所用型材的屈服强度σ0.2.除以安全系数1.5,得出许用应力[σ];
(4)用算出的最大内应力与许用应力比较,当所受最大内应力小于许用应力[σ]时,型材的强度满足承载要求。对于产生弯曲变形的型材,在满足强度条件的同时,为保证其正常工作还需对弯曲位移加以限制,即还应该满足刚度条件:
公式中,L为跨长 ,  为许可的挠度与跨长之比(简称许可挠跨比),一般工程中通常只限制梁的挠跨比 。在怡合达目录册中,规定所有受力型材,其最大挠跨比不超过

七、举例说明

型材的弯曲强度计算步骤:
(1)根据型材受到的约束性质,从表1中查出型材的最大弯矩计算公式,算出最大弯矩值;
(2)由最大弯矩值,根据公式 算出型材在最大弯矩截面处所受的最大内应力;
(3)查表2,得出所用型材的屈服强度σ0.2.除以安全系数1.5,得出许用应力[σ];
(4)用算出的最大内应力与许用应力比较,当所受最大内应力小于许用应力[σ]时,型材的强度满足承载要求。对于产生弯曲变形的型材,在满足强度条件的同时,为保证其正常工作还需对弯曲位移加以限制,即还应该满足刚度条件:
公式中,L为跨长 ,  为许可的挠度与跨长之比(简称许可挠跨比),一般工程中通常只限制梁的挠跨比 。在怡合达目录册中,规定所有受力型材,其最大挠跨比不超过

一条AOB05-4080的型材,长度L=1250,两端固定,在其中间部位加载150公斤的载荷,试校核其强度。如下图:一条AOB05-4080的型材,长度L=1250,两端固定,在其中间部位加载150公斤的载荷,试校核其强度。如下图:


八、校核步骤
第一步:校核
型材的抗弯强度。
中查到型材集中载荷简支梁结构。其最大弯矩为Mmax=(   )=150*9.8*1.25/4=459.4/N·m,查AOB05-4080型材的弹性模量E=70000N/mm2  
查型材技术参数表,得截面惯性矩Ix=174455mm4  Iy=655220mm4  抗弯截截面系数为Wxmax=8722.75mm3Wymax=16380.5mm3  
代入正应力公式:(1.用80面作承载面):
                                    (2.用40面作承载面):
查表2,6063-T5的屈服强度为145 Mpa,除以安全系数1.5,52.67MPa≤145/1.5=96.7 MPa,故此款型材用80面作承载面能满足承载150公斤的强度。同理,28.05MPa≤145/1.5=96.7 MPa,此款型材用40面作承载面能满足承载150公斤的强度。 

第二步:校核型材的刚度。

按最大挠度公式:(1:用40面作承载面):

按公式:

1.30/1250=0.001=1/1000=0.001,故用型材40面承载可满足刚度要求。

                        (2:用80面作承载面):

按公式:

4.89/1250=0.0039≥1/1000=0.001,故用型材80面承载不能满足刚度要求。
结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。

结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。

结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。

结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。


九、常用铝合金梁的反力,剪力,弯矩和挠度计算公式一览表

节选自《机械设计手册》

按最大挠度公式:(1:用40面作承载面):

按公式:

1.30/1250=0.001=1/1000=0.001,故用型材40面承载可满足刚度要求。

                        (2:用80面作承载面):

按公式:

4.89/1250=0.0039≥1/1000=0.001,故用型材80面承载不能满足刚度要求。
结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。

结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。

结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。

结论:一条长度为1250mm的AOB05-4080型材,要承载150kg的载荷,只能用40面来承载,才能满足强度和钢度要求。


九、常用铝合金梁的反力,剪力,弯矩和挠度计算公式一览表

节选自《机械设计手册》

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