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懸臂吊選用鋼材的屈服強度

作者: 懸臂吊廠家 添加時間:2018-06-27 來源:懸臂吊

    懸臂吊選用鋼材的屈服強度:
    1、結構鋼屈服強度的分布概型
    在鋼結構中,構件設計應力的控制一般是以鋼材屈服點為依據的,所以本文僅對鋼材屈服強度的不定性進行統計分析。懸臂吊鋼結構的主要材料為熱軋鋼板Q235和16Mn,尤以Q235最常用。
    為較為準確地反映懸臂吊鋼結構屈服強度的實際情況,收集了太鋼、上鋼、鞍鋼和武鋼4家鋼廠上述2種鋼材屈服強度的大量實驗數據。在統計中,按GB700―1988《碳素結構鋼的力學性能和化學成份》、  GB1591―1988《常用的低合金結構鋼的力學性能和化學成份》中的鋼板厚度分組(見表1),將每個鋼廠的每組作為一個統計母體,母體中的實驗數據必須滿足同工廠、同年代、同鋼號、同規格。
    據文獻介紹,測定鋼板屈服強度時實驗機的加載速度、實驗機柔度均對測試結果產生影響,使實測值偏大7~10左右,因此,在統計數據中減去20N/mm2的影響。
    1.1 Q235屈服強度分布概型
    以太鋼第1組Q235鋼板為例,說明統計原理及方法。由收集到的Q235原始數據,根據數理統計知識可得屈服強度頻率分布的直方圖,如所示。ξi為試驗試件的屈服強度,試件數量為1049件。
    可見,屈服強度可近似認為正態分布,故先假設它服從正態分布,運用極大似然比估計法可得到它們的均值μ1和標準差σξi―――太鋼廠試驗試件的屈服強度n1―――太鋼廠試驗試件數量代入原始數據得:μ1=27712N/mm2σ1=2412N/mm2采用皮爾遜X2檢驗法進行檢驗分析,得X2=71339.給定顯著性水平α=0105,查X2的分布表得臨界值X21-α,n=151507,X2<X21-α,n,故原假設成立,即鋼板Q235的屈服強度服從正態分布。
    根據同樣的統計和分布檢驗方法可得到上鋼、武鋼、鞍鋼的Q235第1組鋼板屈服強度的分布和參數。
    為了確定Q235第1組鋼板統一的屈服強度的分布和參數,必須對4個母體數據進行綜合處理。
    因此,按試件加權平均的方法決定,均值μ、標準差σ可由下式得出:μ=∑4i=1ninμi=290N/mm2σ=∑4i=1σi=23143N/mm2式中ni―――各廠試驗試件數量n―――各廠試驗試件數量總和σi―――各廠試驗值的標準差μi―――各廠試驗值的均值用同樣方法,對Q235第2組、第3組鋼板收集到的屈服強度數據進行統計分析。
    1.2 16Mn屈服強度分布概型
    應用與普通結構鋼Q235同樣的統計檢驗方法,可得低合金結構鋼16Mn各組鋼板屈服強度的分布概型。
    16Mn各組鋼板屈服強度統計值
    N/mm2數據組別均值μ標準差σ標準值。
    2、應用分析
    中鋼板屈服強度的均值μ和標準差σ是可靠性設計中的重要參數,但至今對材料強度、載荷分布的統計分布參數很少,直接影響了概率極限狀態可靠性設計的發展。本文介紹的統計方法和推薦的分布概型,可供今后在鋼結構強度可靠性設計中應用和參考。
    根據文獻中鋼板屈服強度的均值μ只有50的可靠概率,在許用應力法設計中難以應用。根據文獻〔1〕,常取S=μ-2σ作為屈服強度標準值,其可靠概率為97.7,即說明載荷應力達到S,且在其恒定作用下,構件仍有9717的可靠度。此值在許用應力法中常作為鋼材的屈服強度σS,許用值通常為σS/K,其中K為安全系數(K=111~115)。若載荷應力為S=μ-3σ(Q235約為200N/mm2,16Mn約為270N/mm2),且在其恒定作用下,構件可靠程度將達到991999.可見有的設計者在以強度為控制的設計中,將載荷應力控制在100N/mm2以下是非常浪費材料的。
    3、結語
    (1)鋼材屈服強度服從正態分布,可供可靠性設計應用參考。
    (2)各種鋼板屈服強度標準值S可作為此鋼板是否能采用的界限值。
    (3)在以強度為控制的許用應力法設計中,載荷應力應以接近許用應力值為宜。

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