钢管弹性极限是多少
钢管弹性极限是410MPa。弹性极限指金属材料受外力(拉力)到某一限度时,若除去外力,其变形(伸长)即消失而恢复原状,弹性极限即指金属材料抵抗这一限度的外力的能力,如果继续使用拉力扩大,就会使这个物体产生塑性变形,直至断裂(拿圆棒拉伸试样来说,随着拉力增加,圆棒样产生弹性变形。拉力超过弹性极限,圆棒样开始发生屈服现象。拉力继续增加直至抗拉极限,圆棒样断裂)。
δ=F*L/(E*A)。
根据查找相关资料显示,钢管径向弹性变形量计算公式是δ=F*L/(E*A)。
其中,F为外载荷的大小,单位N,L为钢管的长度,单位M,E为钢管的弹性模量,一般取E=210*10^9 Pa,A为钢管的面积,单位M^2。
从文字描述来看,提问的人首先就误读了“同样截面积”这个词,原文文意里,同样截面积指的应该是钢管横截面的环形面积——很显然,它和“同样截面积”的钢棒(横截面为圆形)的“粗细”是不一样的。钢管的外径显然要大于钢棒的直径,才能保证空心情况下截面积相等。所以,这个作者提的“同样粗细下”和原文说的已经不是同一个东西了。
那么,钢管是不是比同样截面积的钢棒“硬”呢?不好说。
这个不好说首先因为“硬”是一个口语中含义很广的词,对应结构力学里很多个截然不同的概念。比如,讨论材料科学时候的“硬度”通常指的是“局部抵抗硬物压入其表面的能力”,无论莫氏硬度,洛氏硬度,还是布氏硬度,都只和材料本身有关,和试件的形状不相干。衡量硬度的大体方法,通常是用某种硬质材料尝试在材料表面留下划痕或者印痕,这是一个只和材料本身有关的属性。
一般人对刚度和强度比较容易混淆,认为是差不多的东西。其实两者差别很大,刚度指的是物体抵抗变形的能力,而强度指的是物体抵抗外力(而不破坏)的能力。举例来说,普通的窗玻璃是一种刚度很大,但强度很低的物体。弹簧相反,强度很大,但刚度根据需要可以有很大的调节余地。
这问题还是太大,先缩小一下范围。
还是太大,因为金属材料里还有一类脆性材料,比如铸铁,其特点是抗压能力远大于抗拉能力,即使单向受压,最终的破坏形式也不是压溃而是受压引起的剪切破坏,这种材料适用的强度理论和低碳钢,铜,铝都不一样,为简化起见,姑且不讨论这类材料。
以低碳钢为例,它的特点是,单向受压和受拉时,弹性范围差别不太大。通常为方便起见采用同一个许用应力。
以刚度问题为例来说明:
一根钢管或者钢棒,在材料力学里认为是一根梁或者杆,它的受力是多种多样的。比如拉力:
钢棒和钢管,如果截面积相等,长度相等,那么在收到纯压力作用时候,变形情况通常是一致的(注意通常两个字,后面会有特例说明)。
还有扭转:圆形或者环形的抗扭能力和“单位面积乘以离扭转中心距离的平方的积分”正比,简单的说,越远离扭转中心,材料越有较好的利用,在这个范畴下,钢管是比钢棒要硬一些的——依然是“通常情况”。至于非圆非环,比如方形三角形箱形的截面,极惯性矩的算法会比较复杂,可能空心的硬一些,也可能实心的硬一些——一言以蔽之,不好说。
然后是结构力学里最常见的弯曲:
梁受到简单弯曲的时候——意思是,单纯的弯曲,没有拉压,没有大变形,梁足够细长,这时候,梁抵抗弯曲变形的能力是和“单位面积乘以距离截面中和轴距离平方的积分”正比,简单的说,越远离中和轴(对于对称截面,往往就是截面的几何中心)的材料,利用效率越高,在这个范畴下,钢管(如果不加说明,一般特制圆环截面的钢管,全文同)比钢棒要硬一些——记住,还是通常情况。至于非圆非环的截面,算法比扭转要简单一些,通常的原则是尽量把材料堆积在远离中和轴的位置上,比如常见的工字钢,可以提高某个特定方向上的抗弯能力。
再之后是和弯曲经常一起出现的剪切:
纯粹的弯曲梁是极少见的,通常弯矩伴随剪切一起出现(实际上弯曲梁的微分方程里,弯矩就是剪力的积分加上常量),梁抵抗剪切的能力又复杂一些,和“有效剪切面积”有关。有效剪切面积往往要通过经验公式,至于钢管和钢棒或者其他截面积的有效剪切面积——不好说,可能这个大一些,也可能那个大一些,并无一定规律。
然后是抗压:
这个比前几个都复杂。抗压有两种常见的失效模式。比如对于短梁,无法承压的后果是压溃,比如一个短柱子被压成饼,就是典型的压溃。对于细长梁,典型的失效模式则是失稳——比如一根细长的竹篾,从两端压它,它并不会明显变短,而是会弯曲起来,这就是失稳的表现。在失稳模式下,梁抵抗失稳的能力近似于抗弯能力,通常来说,钢管强于钢棒,其他截面形状则要分别讨论。
前面说了那么多“通常情况”,那么还有不通常的情况吗?不少。
比如,之前讨论的前提,是以整个梁作为整体来变形,截面没有太大变化为前提的,实际上,如果板厚过薄,构件最容易发生的是局部破坏或者局部失稳。比如把一个可乐易拉罐树在地上,踩一脚,这个罐子既不会变弯,更不会均匀变短,而是易拉罐壁皱褶起来,这就是局部失稳。
那么其他材料,其他形状,还有抗破坏的能力呢?——不好说,有的和前面介绍的类似,有的又有不同,需要具体情况具体分析。
没错,的确是这样。工程上往往没有类似E=MC^2或者牛顿三定律那么简洁而放之四海而皆准的概括。结构力学是典型的多约束问题。作为一个工程师,需要考虑到各种繁复的可能的破坏失效模式,只要有一个没考虑到,就有可能出重大安全事故。即使在各种计算软件越做越精细的今天,结构安全最后的底线,仍然是工程师缜密的思维和对力学的充分理解。
1、型钢类
钢品种很多,是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材。按其断面形状不同又分简单和复杂断面两种。前者包括圆钢、方钢、扁钢、六角钢和角钢后者包括钢轨、工字钢、槽钢、窗框钢和异型钢等。直径在6.5-9.0mm的小圆钢称线材。
2、钢板类
它是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。按厚度不同分薄板(厚度<4mm)、中板(厚度4-25mm)和厚板(厚度>25mm)三种。钢带包括在钢板类内。
3、钢管类
它是一种中空截面的长条钢材。按其截面形状不同可分圆管、方形管、六角形管和各种异形截面钢管。按加工工艺不同又可分无缝钢管和焊管钢管两大类。
4、钢丝类
钢丝是线材的再一次冷加工产品。按形状不同分圆钢丝、扁形钢丝和三角形钢丝等。钢丝除直接使用外,还用于生产钢丝绳、钢纹线和其他制品。
钢材质量如何辨别:六看一听。
看外观,看规格尺寸和外观色泽,规格工整,尺寸规范的,根据钢材的属性来看,一般好的钢材,表面没有杂质,颜色统一。
看硬度,钢材的硬度不一样,根据钢材的硬度属性,来判别,是不是自己需要的钢材,质量上有没有什么出入。
看尺寸,劣质的钢材,不均匀,尺寸不一,尺寸有波动,用千分尺或卷尺来测量,看看尺寸波动幅。
看弹性,钢材的韧度和弹性极限不同,劣质的钢材表面会有裂纹,弹性差。
看钢材的铭牌,好的钢材厂,铭牌规范,表达清楚,参数数据有据可依。
看钢材的质量报告,是不是规范的,与钢材的属性相统一的,与自己的要求相对应的。
听,有经验的,可以根据钢材的生意来进行辨别,好的钢材,声音清澈,不含杂音
式中F:为外载荷的大小,单位N
L:为钢管的长度,单位M
E:为钢管的弹性模量,一般取E=210*10^9 Pa
A:为钢管的面积,单位M^2
最后计算出钢管受压力F作用产生的弹性变形δ= M
有的写是5次方,有点写的是6次方都对的。
钢材的弹性模量和其强度成反比关系。
钢材的种类很多,不同的钢材其弹性模量数都不一样。
一般地讲,对弹性体施加一个外界作用力,弹性体会发生形状的改变(称为"应变"),"弹性模量"的一般定义是:单向应力状态下应力除以该方向的应变。
材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。"弹性模量"是描述物质弹性的一个物理量,是一个统称,表示方法可以是"杨氏模量"、"体积模量"等。
弹性模量是工程材料重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。
凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等,金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。
但是总体来说,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标,合金化、热处理(纤维组织)、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小,温度、加载速率等外在因素对其影响也不大,所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。
序号 材料名称 弹性模量(×105MPa);剪切模量(×105MPa);泊松比; 熔点(oC);
线膨胀系数(×10-6/K);热导率(W/(m·k));比热容(J/(kg·K))
1灰口铸铁/白口铸铁1.13-1.57;0.45;0.23-0.27;1200;8.5-11.6;39.2;470
2可锻铸铁1.55;0.45;81.1/纯铁; 455/纯铁
3碳钢2.0-2.1;0.79-0.81;0.25-0.28;1400-1500;11.3-13;49.8;465
4镍铬钢、合金钢2.06;0.79-0.81;0.25-0.3;11.5-14.5;15;460
5铸钢1.75;0.3;49.8;470
6轧制纯铜;1.08;0.39;0.31-0.34;1083;17.5;398;386
7冷拔纯铜1.27;0.4-0.48;1083;17.5;407;418
8轧制磷青铜1.13;0.41;0.32-0.35;17.9;22.2镍青铜;410/镍青铜
9冷拔黄铜0.90-0.97;034-0.37;0.32-0.42;1083;18.8;106;377
10轧制锰青铜;1.08;0.39;0.35;24.8锡青铜;343/锡青铜
11轧制铝0.69;0.26-0.27;0.32-0.36;658;238/纯铝;902/纯铝
12铸铝青铜1.03;0.41;0.3;17.9;56;420
13硬铝合金0.7;0.27;0.3;23.6;162/硅铝;871/硅铝;
14轧制锌0.82;0.31;0.27;121;388
15铅0.17 ;0.07;0.42;327;35;126
16球墨铸铁1.4-1.54;0.73-0.76
17玻璃0.55;0.2-0.22;0.25;4-11.5
18混凝土0.14-0.23;0.049-0.157;0.1-0.18;10-14
19纵纹木材0.098-0.12;0.005
20横纹木材0.005-0.00;0.0044-0.0064
21橡胶0.0000784;0.47
22电木0.0196-0.0294;0.0069-0.0206;0.35-0.38
23尼龙0.0283;0.0101;0.4
24大理石0.55
25花岗岩 0.48
26尼龙 1010;0.0107
整理出各种材料的弹性模量等参数表,供选择;钢管的弹性模量与材质有关,请查上面表。是碳钢的弹性模量是 碳钢2.0-2.1×105MPa;
铸钢的弹性模量是 铸钢 1.7×105MP
不同的尺寸,不同的材料就有不同的弹性变形量。
如果知道你的材料,就可以知道他的屈服强度,有了屈服强度就可以做相关的计算了。
你可以去查阅相关的五金手册。
另外,我的百度空间内也有些钢管相关的计算的文章,可以去看看哦。
不锈钢是由铜、铌/钶构成的沉淀、硬化、马氏体不锈钢。
这个等级具有高强度、硬度(高达300º C/572º F)和抗腐蚀等特性。
经过热处理后,产品的机械性能更加完善,可以达到高达1100-1300 mpa (160-190 ksi) 的耐压强度。
加入铜和铌的马氏体沉淀硬化不锈钢,强度可通过改变热处理工艺以调整,耐蚀性优于Cr13型、431和9cr18钢,耐腐蚀疲劳和耐水滴冲蚀能力优于铬分数12%的马氏体来锈钢,切削性好,热处理简单,焊接工艺简便,易加工制造,但较难进行深度冷成形。
630不锈钢对应牌号:
1、国标GB-T标准:数字牌号:S51740、新牌号:05Cr17Ni4Cu4Nb、旧牌号:0Cr17Ni4Cu4Nb,
2、美标:ASTMA标准:S17400,SAE标准:17-4PH,UNS标准:630,
3、日标JIS标准:sus630,
4、德标DIN标准:1.45425、欧标EN标准: X5CrNiCuNb16-4。
它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力,它的抗腐蚀能力与304和430一样。
应用领域
· 海上平台、直升机甲板、其他平台
· 食品工业
· 纸浆及造纸业
· 航天(涡轮机叶片)
· 机械部件
· 核废物桶
特性
编辑 播报
630不锈钢是沉淀、淬水、马氏体的不锈钢,和这个等级具有高强度、硬度和抗腐蚀等特性。经过热处理后,产品的机械性能更加完善,可以 达到高达1100-1300 mpa (160-190 ksi) 的耐压强度。这个等级不能用于高于300℃ (570F) 或非常低的温度下,它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力,它的抗腐蚀 能力与304 和430 一样。