起重机结构件应力

1什么是应力

应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”。公式记为σ=F/S 。

其中，σ表示应力；ΔFj 表示在j 方向的施力；ΔAi 表示在i 方向的受力面积。

因为面积与力都是矢量，如果受力面积与施力方向垂直则称正应力，如图1所示的σx 与σy ；如果受力面积与施力方向互相平行则称剪应力，如图1所示的τxy 与τyx 。

“内应力”指组成单一构造的不同材质之间，因材质差异而导致变形方式的不同，继而产生的各种应力。

当材料在外力作用下而又不产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变。材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布内力在一点的集度称为应力，应力与微面积的乘积即微正向应力与剪应力内力．或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。按照应力和应变的方向关系，可以将应力分为正应力σ和切应力τ，正应力的方向与应变方向平行，而切应力的方向与应变垂直。按照载荷作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力。2应力和应变区别

应力（载荷）施加于物体产生变形时，物体内各点处变形程度一般并不相同。为此可在该点处找到一单元体，比较变形前后单元体大小和形状的变化。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。应变是被测试材料尺寸的变化率，它是加载后应力引起的尺寸变化。由于应变是一个变化率，所以它没有单位。3应力的分类

同截面垂直的称为正应力或法向应力，同截面相切的称为剪应力或切应力。应力会随着外力的增加而增长，对于某一种材料，应力的增长是有限度的，超过这一限度，材料就要破坏。对某种材料来说，应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力。极限应力值要通过材料的力学试验来测定。材料要想安全使用，在使用时其内的应力应低于它的极限应力，否则材料就会在使用时发生破坏。将测定的极限应力作适当降低，规定出材料能安全工作的应力最大值，这就是许用应力。我们在起重机设计及检验中主要考虑的就是许用应力。

有些材料在工作时，其所受的外力不随时间而变化，这时

其内部的应力大小不变，称为静应力；还有一些材料，其所受的外力随时间呈周期性变化，这时内部的应力也随时间呈周期性变化，称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常材料承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时，破坏就可能发生。另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大，这种现象称为应力集中。对于组织均匀的脆性材料，应力集中将大大降低构件的强度，这在构件的设计时应特别注意。4应力的测量

应力检测的方法有很多，常见的无损应力检测法就有电阻应变计测量法、X 射线法、光弹性法和磁测法等。在所有的这些测试手段中，电阻应变计测量法是应用最广泛、最完善的一种测量方法。电阻应变计测量法最早起源于19世纪。这种测量方法的原理是用电阻应变计（又称电阻应变片）测定表面应变，再根据应力、应变的关系式，确定结构表面应力状态的一种试验分析方法。将电阻应变计固定在被测结构表面上，当被测变结构形时，电阻应变计中的金属箔材就随着结构应变伸长或缩短。这样的伸长或缩短时电阻应变计中的电阻会随之相应变化。通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。经过换算，就可以得到所测定的应力或应变。电阻应变计测量技术有许多优点，它测量精度和灵敏度高，频率响应好，测量范围广，易于实现测量的数字化、自动化及无线电遥测。其缺点是一个电阻应变计只能测定构件表面一点在某个方向的应变，而且测量时应变片必须与结构件相接触，对动态在线检测来说，信号检出比较困难，而且影响其精度的因素较多。当然，对于常见的起重机械来说，一般只需测取受压或者是受拉方向的应变，是可以满足要求的。

常用的电阻应变片是箔式应变片，敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。对于信号的采集和转换，目前我们一般直接使用应力测试仪来测定。我们为了现场工作的安全及便捷，目前都采用支持无线信号收集的应力测试仪器进行应力测试。仪器采集信号后通过无线将数据传输至计算机中，并在配套软件中实时显示、处理数据。这样测量出来应力数据为负载应力，并不是我们所需要的最终数据。

应力测试流程是：首先确认起重机结构危险应力点，将其表面油漆、铁锈、氧化层等用抛光机打磨去除并用细砂纸交叉45度砂磨将表面打磨平整,之后用棉球蘸酒精或者丙酮将其擦拭干净，去除油污和灰尘等。然后将应变片或者应变花用速干胶水严密的贴在被测定物上，使其能够随着被测定物的应变一起伸缩。接着用万用表的电阻挡检查应变片有无短路、断路现象，如不能排除故障，则应该重贴。最后用硅胶涂抹在应变片上，进行防潮处理，以免潮湿引起绝缘电阻和粘合强度降低，影响测试精度。

起重机结构件应力

左 正

（江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 南京 210000）

摘 要：在钢结构中，应力是一个重要的参数，为了判定在役钢结构的实际受力情况，验证设计计算结果的正确性及可靠度，对钢结构尤其是一些危险应力部位实施应力检测就显得极为重要。因此，在起重机型式试验中对新结构或者超大型起重机械要根据设计文件确定的主要钢结构的危险应力部位，对其进行应力测试。提出分析意见，做出明确的结论。所以我们要先了解什么是应力。

关键词：起重机 结构件 应力

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1672-8289（2014）16-0027-02

（下转第29页）

摩尔比值1∶1时，化合余氯即增加，当摩尔比达到 1.5∶1时，（质量比7.6∶1），余氯下降到最低点，此即“折点”"。在折点处，基本上全部氧化性的氯都被还原，全部氨都被氧化，进一步加氯就都产生自由余氯。

在雨季来临之际加强检测，在水厂做好处理，经对季节性藻类繁殖的研究表明,藻类繁殖随着季节、水库水温分层而变化,考虑加高锰酸钾。

用高锰酸钾处理后，水中大肠杆菌的数量下降，但考虑到投加高锰酸钾会使水体颜色发生改变，并且生成二氧化锰等副产物，一般不将其作为主消毒剂使用。然而，用投加高锰酸钾取代预氯化是可行的。一方面，高锰酸钾发挥部分消毒作用，另一方面，高锰酸钾预氧化除去腐殖酸和富里酸，能有效抑制氯化消毒副产物的生成。

高锰酸钾处理饮用水的实验室和实际生产效果消除或降低异臭、异味和异色是将高锰酸钾用于饮用水处理的经典实例。国内外很多水厂都证实这种应用是成功的。在有机污染严重的季节，采取投加高锰酸钾的处理措施，投资少，操作方便，却能取得良好效果。用投加高锰酸钾取代预氯化，沉淀区内的异味明显降低。4.4 投加技术分析

（1）合理选择高锰酸钾投加点：高锰酸钾应尽早投入待处理水中，一般情况下将高锰酸钾投加点设在取水头部，这样做一方面能使氧化过程充分进行，最大程度地除去异臭异味、藻类等，另一方面可以发挥二氧化锰的凝核作用，提高絮凝和沉淀效率。但需要注意不要将高锰酸钾与絮凝剂同时投入水中，因为两者之间会发生反应，反而降低除异臭、异味和异色及混凝的效果。

（2）合理安排高锰酸钾与其他水处理药剂的投加序列：高锰酸钾宜在氯化处理前投加，这样有利于氧化降解各种前驱

物，降低消毒副产物的生成量。 在高锰酸钾不能单独有效控制异臭、异味和异色的情况下，常采取与粉末活性碳联用的技术。此点至关重要。

（3）合理安排高锰酸钾投加量：如果高锰酸钾投加严重过量，残余高锰酸钾会进入管网后继续反应，使管网末稍出水呈黄褐色，带来衣料染色等一系列不良后果。高锰酸钾处理具有水系特异性。在对特定水体进行处理时，首先要进行标准烧杯搅拌实验，了解高锰酸钾是否有效，并初步确定用量。同时要关注水体pH 值，一般规律是，pH 值增高，高锰酸钾氧化速度加快，投加量可适当减少。5 实施效果

高锰酸钾及其复合药剂在去除有机污染物、除藻及藻臭、除色度及浊度、除重金属离子以及强化预氯化消毒方面的诸多优异表现，具有投资小、使用方便等优点，为高效、经济的氧化剂，在水处理中具有广阔的应用前景。经泰安市卫生防疫站、泰安市环保局和泰安市城市供水水质检测中心检测，三合水厂出厂水水质大大改善，解决了地表水生产的难点。6 结语

黄前水库水质季节变化特征明显，需要针对水质变化情况，调整水质净化运行工艺参数，提高出厂水水质。实践表明，折点加氯提高三合水厂水质效果较好。

参考文献:

[1]梁好,盛选军,刘传胜.饮用水安全保障技术[M].北京:化学工业出版社,2007.

[2]吴一蘩,高乃云,乐林生.饮用水消毒技术[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3]仇雁翎,陈玲,赵建夫.饮用水水质监测与分析[M].北京:化学工业出版社,2006.

对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。5许用应力的计算

根据我们刚才测出的负载应力，加上设计计算书上所提供的自重应力得出的结果即为此结构危险点的合应力。这个值不能大于结构材料的许用应力。

关于许用应力的计算及安全系数看下表：

一般测试时默认的载荷类型为Ⅱ类载荷，即：常规载荷（PG,PQ,PH ）+偶然载荷（PS,PW

Ⅱ）组合。

经计算后我们起重机常用材料的许用应力值如下：

附表2-1Q235钢材的许用应力值：

板厚（mm ）≤16

＞16～40＞40～60＞60～100＞100～150＞150～200许用应力（MPa ）

175

168

160

160

146

138

附表2-2Q345钢材的许用应力值：

板厚（mm

）≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100＞100～150＞150～200许用应力（MPa ）

251

248

243

235

228

213

205

6结语

本文着重讲述了应力的概念及应力测试方法。并对起重机械的钢结构应力测试及数据分析进行了重点阐述。通过应力测试，将验证设计计算结果的正确性及可靠度，为起重机械的安全运行提供重要的支持。

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