车床角度计算公式方管载荷计算

2020年10月11日发(作者：吴作人)
方管承载力计算公式
比如50*30*1.5的方管二个端点架起，中间悬空1米的跨度，在 这1米的跨度
上50*30*1.5的方管能放 多重的物品。
M=PacL(M：弯矩， P集中力，a集中力距支座距离，c集中力距另一支座距离，
L跨度，L=a+c)
W=b*h*h*h12(仅用于矩形截面)
f=MW≤材料的许用应力（弹性抗拉强度安全系数）。
强度计算=MW （其中，弯矩M=0.125qL*2，W为截面模量）
刚度计算=（5qL*4） 384EI
钢材
力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处 理制度。
在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率 ）以及硬度、
韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。
①抗拉强度（σb）
试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力（Fb），出以试样 原横截面积（So）所得的应力（σ），
称为抗拉强度（σb），单位为Nmm2（MPa）。它表示金 属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式
为：
式中：Fb-- 试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）；
So--试样原始横截面积，mm2。
②屈服点（σs）
具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中 力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称
屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈 服点的单位为Nmm2（MPa）。
上屈服点（σsu）：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力；
下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。
屈服点的计算公式为：
式中：Fs--试样拉伸过程中屈服力（恒定），N（牛顿）；
So--试样原始横截面积，mm2。
③断后伸长率（σ）
在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。以σ 表示，
单位为%。计算公式为：
式中：L1-- 试样拉断后的标距长度，mm；
L0--试样原始标距长度，mm。
④断面收缩率（ψ）
在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始 横截面积的百分比，称为断面
收缩率。以ψ表示，单位为%。计算公式如下：
式中：S0--试样原始横截面积，mm2；
S1-- 试样拉断后缩径处的最少横截面积，mm2。
⑤硬度指标
金 属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分
为布氏硬度 、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、
维氏硬 度三种。
A、布氏硬度（HB）
用一定直径的钢球或硬质合 金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除
试验力，测量试样表面的压痕直径（ L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢
球）表示，单位为Nmm2( MPa)。
其计算公式为：
式中：F-- 压入金属试样表面的试验力，N；
D--试验用钢球直径，mm；
d--压痕平均直径，mm。
测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450 Nmm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的
钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途 最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直
观，又方便。
举例：12 0HBS101000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保 持30s
（秒）测得的布氏硬度值为120N mm2（MPa）。
B、洛氏硬度（HK）
洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的 是，它是测量压痕的深度。即，
在初邕试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂 圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定
保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计 算硬度值。其值是个无名数，以符号HR表
示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个 标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，
即HRA、HRB、HRC。
硬度值用下式计算：
当用A和C标尺试验时，HR=100-e
当用B标尺试验时，HR=130-e
式中e--残余压痕深度增量，其什系以规定单 位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位
（0.002mm）时，即相当于洛氏硬度变化一个 数。e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。
上述三个标尺适用范围如下：
HRA（金刚石圆锥压头）20-88
HRC（金刚石圆锥压头）20-70
HRB（直径1.588mm钢球压头）20-100
洛氏硬度试验是目前应用很广的 方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬
度可适用于测定由极软到极硬的金属材 料，它弥补了布氏法的不是，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘
读出硬度值。但是，由于其压痕小， 故硬度值不如布氏法准确。
C、维氏硬度（HV）
维氏硬度 试验也是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以
选定的试验力（ F）压入试验表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。
维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商，其计算公式为：
式中：HV-- 维氏硬度符号，Nmm2(MPa)；
F--试验力，N；
d--压痕两对角线的算术平均值，mm。
维氏硬度采用的试验力F为5（49.03 ）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、
100（ 980.7）Kgf(N)等六级，可测硬度值范围为5～1000HV。
表示方法举 例：640HV3020表示用30Hgf（294.2N）试验力保持20S（秒）测定的维氏硬度值为
640Nmm2(MPa)。
维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。 它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服
了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便。维氏法在钢管标准中很 少用。
⑥冲击韧性指标
冲击韧性是反映金属才来哦对外来冲击 负荷的抵抗能力，一般由冲击韧性值（ak）和冲击功（Ak）
表示，其单位分别为Jcm2和J（焦耳 ）。
冲击韧性或冲击功试验（简称冲击试验），因试验温度不同而分为常温、低温和高 温冲击试验
三种；若按试样缺口形状又可分为形缺口和形缺口冲击试验两种。
冲击试验：用一定尺寸和形状（10×10×55mm）的试样（长度方向的中间处有型或型缺口，
缺口 深度2mm）在规定试验机上受冲击负荷打击下自缺口处折断的实验。
A、冲击吸收功 Akv(u)--具有一定尺寸和形状的金属式样，在冲击负荷作用下折断时所吸收的功。
单位为焦耳（ J）或Kgf . m。
B、冲击韧性值akv(u)--冲击吸收功除以试样缺口处 底部横截面积所得的商。单位为焦耳厘米2
（Jcm2）或公斤力 . 米厘米2（Kgf . mcm2）。计算公式为：
式中：Akv(u)--试样折断时所吸收的功，Kgf . m（J）；
S --试样缺口处底部横截面面积，cm2。
常温冲击试验温度为20±50C；低温冲击试验温度范围为<15～-1920C；高温冲击试验温度范围为3 5～
10000C。
低温冲击试验所用冷却介质一般为无毒、安全、不腐蚀金 属和在试验温度下不凝固的液体或气体。
如无水乙醇（酒精）、固态二氧化碳（干冰）或液氮雾化气（液 氮）等。