《流動式起重機 起重機性能的試驗測定 第2部分：靜載荷作用下的結(jié)構(gòu)能力》（征求意見稿）

ICS53.020.20

CCSJ80

中華人民共和國國家標準

GB/T25851.2—XXXX/ISO?11662-2:2014

流動式起重機起重機性能的試驗測定

第2部分：靜載荷作用下的結(jié)構(gòu)能力

Mobilecranes—Experimentaldeterminationofcraneperformance—

Part2:Structuralcompetenceunderstaticloading

（ISO11662-2:2014，IDT）

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

GB/T25851.2—XXXX/ISO11662-2:2014

目??次

前??言.............................................................................II

引??言............................................................................III

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4符號和縮略語.......................................................................3

5限制...............................................................................4

6加載方法...........................................................................4

6.1懸掛載荷.......................................................................4

6.2側(cè)載（SL）.....................................................................5

6.3撓度標準.......................................................................5

7設(shè)備、儀器及材料...................................................................6

8試驗前準備.........................................................................7

9試驗程序和記錄.....................................................................7

9.1最終試驗準備...................................................................7

9.2零應力狀態(tài).....................................................................7

9.3空載應力狀態(tài)...................................................................7

9.4負載應力.......................................................................8

9.5超載試驗工況...................................................................8

10應力評估..........................................................................8

10.1Ⅰ類——均勻應力區(qū).............................................................9

10.2Ⅱ類——應力集中區(qū).............................................................9

10.3Ⅲ類——壓桿屈曲區(qū)............................................................9

10.4Ⅳ類——板的局部屈曲區(qū).......................................................10

附錄A（規(guī)范性）材料強度.........................................................11

附錄B（規(guī)范性）壓桿屈曲應力.....................................................14

附錄C（規(guī)范性）試驗工況和強度安全系數(shù)...........................................20

附錄D（資料性）報告格式.........................................................33

附錄E（資料性）典型起重機示例...................................................35

參?考?文?獻.......................................................................40

I

GB/T25851.2—XXXX/ISO11662-2:2014

引??言

GB/T25851旨在規(guī)定對流動式起重機的額定起重量圖表進行驗證所采用的測試方法，由兩個部分構(gòu)

成。

——第1部分：傾翻載荷和幅度。目的在于規(guī)定當載荷作用在吊鉤滑輪組上時，測定流動式起重機

最大平衡能力的試驗方法。

——第2部分：靜載荷作用下的結(jié)構(gòu)能力。目的在于規(guī)定測定流動式起重機在靜載條件下產(chǎn)生的應

力的試驗方法。

對流動式起重機進行的設(shè)計計算基于一個理想的模型。在該模型中，所有的構(gòu)件和部件完全平直且

制造精確。對于受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件，實際起重機與理想模型之間的差異通常不明顯。但是，對于承受

壓桿屈曲的受壓構(gòu)件，允許直線度和制造偏差是必需的。

當使用應變計對流動式起重機進行非破壞性試驗時，確定的應力本質(zhì)上包括了直線度和制造精度偏

差的影響。

本試驗方法旨在描述起重機整個承載結(jié)構(gòu)中各單元所承受的近似最大負載工況（見附錄D）。在某

些情況下可以通過分析指示出更嚴峻的負載工況。在這些情況下，更嚴峻的工況可以添加到指定的試驗

工況或代替指定的試驗工況。此外，該試驗方法將應力區(qū)域劃分為四大類：Ⅰ類（均勻應力區(qū)）、Ⅱ類（應

力集中區(qū)）、Ⅲ類（壓桿屈曲區(qū)）和Ⅳ類（板的局部屈曲區(qū)，見第10章），并定義了每一類型的限制。

試驗結(jié)果可用于關(guān)聯(lián)臂架系統(tǒng)計算給出的Ⅲ類應力區(qū)域的臂架系統(tǒng)計算結(jié)果。整個結(jié)構(gòu)中，Ⅰ類應力區(qū)

域的試驗結(jié)果可用于檢查任何可用的計算。用該試驗方法對鮮少有計算可用的Ⅱ類應力區(qū)域進行評估。

Ⅳ類應力區(qū)域可能出現(xiàn)不成比例的高應力讀數(shù)，此時可通過計算方法復查以便更好的深入了解。

如果同一分析程序顯示其應力水平小于或等于原始應用中的應力水平，且支撐結(jié)構(gòu)的剛性與原始支

架相同，則按本文件方法評定的臂架系統(tǒng)可直接在另一臺機器上使用，無需通過此處指定的方法重新進

行試驗。支撐結(jié)構(gòu)的剛度由施加試驗載荷時副臂根部軸斜率的變化決定。

II

GB/T25851.2—XXXX/ISO11662-2:2014

流動式起重機起重機性能的試驗測定

第2部分：靜載荷作用下的結(jié)構(gòu)能力

1范圍

本文件適用于使用下列部件的流動式起重機：

a)繩索支撐、桁架臂附件或桁架臂和副臂附件（見附錄E，圖E.3）；

b)繩索支撐、立柱附件及柱式臂（塔式臂）和副臂附件（見附錄E，圖E.1和圖E.2），或；

c)伸縮臂附件或伸縮臂和副臂附件（見圖E.4）。

流動式起重機制造商可使用本文件來驗證圖E.1～圖E.4所示的流動式起重機的設(shè)計。

本試驗方法旨在提供一套系統(tǒng)的、非破壞性的程序，用于通過使用電阻式電應變計確定在規(guī)定的靜

載條件下起重機結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應力，并為指定的負載工況指定適當?shù)尿炇諛藴省?/p>

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T21457-2008起重機和相關(guān)設(shè)備試驗中參數(shù)的測量精度要求（ISO9373:1989,IDT）

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

應變strain

材料在任何給定點相對于通過該點的特定平面的相對伸長或壓縮，表示為每單位長度的長度變化量

（m/m）。

3.2

應力stress

S

由應變產(chǎn)生的單位面積內(nèi)力，單位為帕斯卡（Pa）或牛頓/平方米。

注：為簡單起見，本文件將使用兆帕（Mpa）。

3.3

屈服點yieldpoint

Sy

應變不成比例增加而應力沒有相應增加時的應力。

注：在本文件中，屈服點視為所用材料的相應標準規(guī)定的最小0.2%偏移拉伸屈服點或屈服強度。

3.4

臨界屈曲應力criticalbucklingstress

1

GB/T25851.2—XXXX/ISO11662-2:2014

Scr

在壓桿構(gòu)件中產(chǎn)生初始屈曲狀態(tài)的平均應力（見附錄C）。

3.5

初始參考試驗工況initialreferencetestcondition

磨合后按照下列建立的起重機結(jié)構(gòu)的無應力或零應力狀態(tài)：

a)將結(jié)構(gòu)支撐起來，使重力影響最小化；

b)起重機結(jié)構(gòu)件處于未裝配狀態(tài)或用任何其他方法建立零應力狀態(tài)。該狀態(tài)下，獲得每個應變計

的初始參考讀數(shù)，N1。

3.6

空載應力狀態(tài)deadloadstresscondition

在試驗現(xiàn)場并在指定位置或狀態(tài)完全裝配的起重機結(jié)構(gòu)，準備在規(guī)定幅度處施加規(guī)定的負載。

注1：該狀態(tài)下，獲得應變計的第二個讀數(shù)，N2。

注2：吊鉤、滑輪、索具等被認為是懸掛載荷的一部分，但在讀取此讀數(shù)時，這些部件可能由起重機支撐。為獲取

空載載荷，吊鉤位于“初始”位置——懸掛在起重機上，且未起吊試驗載荷。將載荷放回地面后，必須重復

該位置（見9.4.4）。

3.7

空載應力deadloadstress

S1

按照第10章的定義，通過3.6和3.5中獲取的各應變計讀數(shù)之差（N2-N1）計算得出的應力。

3.8

負載應力狀態(tài)workingloadstresscondition

在試驗現(xiàn)場并在指定位置完全裝配的起重機結(jié)構(gòu)，支撐規(guī)定的額定載荷。

注：該狀態(tài)下，獲得應變計的第三個讀數(shù)，N3。

3.9

負載應力workingloadstress

S2

按照第10章的定義，通過3.8和3.5中獲取的各應變計讀數(shù)之差（N3-N1）計算得出的應力。

3.10

合成應力resultantstress

Sr

由空載應力（S1）或負載應力（S2）導致的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應力，取絕對值較大者。

3.11

壓桿平均應力columnaveragestress

Sra

壓桿中的直接壓縮應力或由截面上幾個應變計計算得到的平均應力（見附錄B）。

3.12

壓桿最大應力columnmaximumstress

Srm

根據(jù)截面上的幾個應變計確定的由屈曲平面計算得出的壓桿中最大壓縮應力（見附錄B）。

3.13

加載loadings

在規(guī)定條件下施加指定大小的重量和/或力。

3.14

2

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載荷幅度loadradius

起重機在水平地面上安裝時，起重機轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸到起升線或滑輪組垂直軸線之間的水平距離。

4符號和縮略語

下列符號和縮略語適用于本文件。

E彈性模量

K壓桿有效長度系數(shù)

L壓桿無支撐長度

Lb主臂長度

Lj副臂長度

L1副臂沿x軸任意投影長度

L2副臂支架沿y軸的投影長度

n強度安全系數(shù)

n1Ⅰ類區(qū)域強度安全系數(shù)，屈服強度與合成應力或當量應力之比

n2Ⅱ類區(qū)域強度安全系數(shù)，屈服強度與合成應力或當量應力之比

n3Ⅲ類區(qū)域強度安全系數(shù)，由相互作用關(guān)系導出

N1初始參考試驗工況下的應變讀數(shù)

N2空載應力工況下的應變讀數(shù)

N3負載應力工況下的應變讀數(shù)

r回轉(zhuǎn)半徑

RL制造商規(guī)定的額定載荷

“R”垂直于主臂根部銷中心線(CL)的平面（圖1）

RR制造商規(guī)定的額定幅度

S應力

S1空載應力

S2負載應力

Sra在一個橫截面上的幾個應變計計算得出的壓桿平均應力

Scr軸向加載壓桿的臨界屈曲應力

SL側(cè)載，即0.02×RL

%SL側(cè)載百分比，表示為額定載荷百分比或%RL（=額定載荷百分比）

SLL左側(cè)側(cè)載

SLR右側(cè)側(cè)載

Srm壓桿中最大壓縮應力

Sp比例極限應力

Sr合成應力

SRC最大壓縮殘余應力

Sy屈服點應力

S’當量單向應力

t從載荷中心到各箱形臂節(jié)前墊塊反作用力中心的水平距離

σ0拉伸屈服應力

σx最大主應力

σy最小主應力

3

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Z’桁架臂臂端斜率（平面外）

Zb相對于平面R的桁架臂臂端撓度

Zj相對于平面R的副臂臂端撓度

Z1主臂末端l1處的臂架撓度

Z2副臂支架端部撓度

α缺陷系數(shù)

β與臂架中心線(CL)之間的副臂安裝角

ε應變

εa應變花軸“a”處記錄的應變

εb應變花軸“b”處記錄的應變

εc應變花軸“c”處記錄的應變

εd應變花軸“d”處記錄的應變

εx最大主應變

εy最小主應變

μ應變單位，106

θ副臂臂頭繞x軸旋轉(zhuǎn)角度（弧度）

πPi=3.1416

τ0剪切屈服應力

ν泊松比

X相對屈曲應力（=ScrSy）

—初始相對長細比

λ0

—

λ相對長細比（=λ/λc）

λ長細比（=KL/r）

λc參考長細比（E/S）

y

Sci歐拉屈曲應力

Sck耶格屈曲應力（Jager）

Sk許用屈曲應力

5限制

5.1本方法適用于不同于動力傳輸機構(gòu)的承載結(jié)構(gòu)，僅限于靜載工況下的應力測量和超載工況下的總

體觀察。

5.2需要由具備結(jié)構(gòu)分析和應變測量儀器使用能力的人員來進行試驗。

6加載方法

6.1懸掛載荷

指定的載荷懸掛在指定的幅度上，并在地面上方一小段距離處保持靜止。吊鉤、滑輪、索具等的重

量應包括在規(guī)定的懸掛載荷內(nèi)。

4

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6.2側(cè)載（SL）

當試驗要求側(cè)向加載時，移動懸掛載荷的力宜為水平方向，并垂直于包含上車結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)軸和未偏轉(zhuǎn)

臂架中心線的平面。側(cè)載應施加在各個方向上。通過施加側(cè)載來模擬與起重機操作相關(guān)的各種影響，包

括可能會遇到的9?m/s的風載荷。

6.2.1桁架臂附件

對于桁架臂附件，在表C2中列出的工況下施加的側(cè)載如下：側(cè)載應按每個方向額定載荷的2%（0.02

RL）施加。

6.2.2立柱附件

對于立柱附件，在表C1中列出的工況下，在載荷連接點的每個方向上施加的側(cè)載百分比應至少為

該方向上額定載荷的2%（0.02RL）。

6.2.3伸縮臂附件

對于伸縮臂附件，在表C3中列出的工況下施加的側(cè)載如下：側(cè)載應按每個方向額定載荷的3%(0.03

RL)施加，且臂架位于起重機后端上方。

6.3撓度標準

桁架式壓桿（即桁架臂和副臂的組合）或伸縮臂附件的可用性有時受整個臂架結(jié)構(gòu)以及單個構(gòu)件的

彈性穩(wěn)定性的影響。平面外彈性不穩(wěn)定的初始表現(xiàn)為主臂和/或副臂端部撓度（側(cè)向）過大，因為懸掛

額定載荷時附件是側(cè)面加載的。因此規(guī)定了下列側(cè)向撓度限制。

6.3.1桁架臂附件

表C2的額定載荷和側(cè)載的側(cè)向撓度執(zhí)行標準如下。首先，主副臂組合的撓度應小于或等于總組合

長度的2%。此外，每個獨立主臂或副臂構(gòu)件的撓度應小于或等于該構(gòu)件長度的2%。為了滿足這些標準，

應注意單個構(gòu)件的撓度不包括與之相連的構(gòu)件的撓度、轉(zhuǎn)角或斜率。

對于安裝在主臂上的單個副臂，其關(guān)系如下（圖1）：

Zj0.02LjZbZLjcosβθLjsinβ(1)

測量數(shù)值如下：

Zj——副臂端部撓度

Zb——桁架臂端部撓度

Z1——主臂端部下距離L1處桁架臂撓度

Z2——副臂支架端部撓度

計算數(shù)值如下：

斜率：

ZZbZ1/L1(2)

轉(zhuǎn)角：

θZb-Z2L2(3)

如果不測量斜率(Z’)和轉(zhuǎn)角(θ)，則可刪除公式(1)中的后兩項。

5

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Zj

0.02×RLZ2

Zb

L1θ

副臂中心線

L2Zb

Z1

Zj

斜率Z'

β

額定載荷

（RL）

主臂中心線

+X

臂架根部中心線

+Z

+Y

+X

圖1撓度測量相關(guān)術(shù)語——帶有副臂的桁架主臂

6.3.2伸縮臂附件

對于起重機伸縮臂附件結(jié)構(gòu)，未建立端部撓度限制。當系統(tǒng)穩(wěn)定時，應測量并記錄立柱附件、柱式

臂（塔式臂）和副臂的撓度。

6.3.3立柱附件

對于起重機立柱附件結(jié)構(gòu)，未建立端部撓度限制。當系統(tǒng)穩(wěn)定時，應測量并記錄伸縮臂附件和副臂

的撓度。

7設(shè)備、儀器及材料

7.1為無障礙地完成所需試驗提供足夠大的混凝土或其他堅固的支承面。在履帶上進行試驗時，起重

機水平度應位于0.25%坡度范圍內(nèi)。

6

GB/T25851.2—XXXX/ISO11662-2:2014

7.2測量副臂根部軸線水平度的裝置，精度為0.1%（見GB/T21457）。

7.3確定載荷幅度的裝置，精度為±1%，不超過150?mm。

7.4引起懸掛載荷橫向位移的裝置和測量此位移力大小的裝置，所測力的精度為±3%。

7.5溫度補償應變計、膠合劑、防水劑和其他必要的儀器安裝設(shè)備。

7.6應變記錄系統(tǒng)。使用市售的、高質(zhì)量、可靠性強的儀器來進行試驗。記錄系統(tǒng)的精度應確定為

500?μm/m～3?000?μm/m應變范圍內(nèi)讀數(shù)的±2%（以適當?shù)脑隽看_定）。校準可通過電氣分流器或預先

校準的應變條來完成。

7.7試驗砝碼和已知重量的提升裝置，精度在±1%范圍內(nèi)。

7.8測量主臂和副臂側(cè)向撓度的裝置，精度在50?mm范圍內(nèi)。

8試驗前準備

8.1應對每一結(jié)構(gòu)進行充分的分析，以確定高應力區(qū)。應變計的位置和方向應根據(jù)分析，必要時使用

使用其他的試驗技術(shù)來確定。

8.2應對起重機進行詳細檢查，以確保承載部件的所有機械調(diào)整和狀態(tài)符合制造商的建議。檢查起重

機的安裝是否符合試驗規(guī)范。

8.3對于之前從未使用過的起重機，宜在每個預期的試驗加載處或附近進行磨合，以機械地消除在制

造過程中可能產(chǎn)生的殘余應力，并最大限度地減少試驗過程中出現(xiàn)“應變計零點漂移”的可能性。

8.4磨合結(jié)束后，對起重機進行全面檢查，通過油漆裂縫、氧化層脫落或其他變形跡象來確定高應力

區(qū)域。

8.5在預先分析確定的點（見8.1）和根據(jù)8.4進行的檢查而選擇的任何區(qū)域內(nèi)貼上應變片。只有雇傭

使用經(jīng)過驗證的材料和實踐的合格人員才能確保所有應變計類型正確、方向正確并且貼片牢固，以便正

確地測量應變。

8.6通過參考材料認證（如有）、適用標準或附錄B確定每個應變片位置處材料的最小屈服強度和彈

性模量。適用時，確定臨界屈曲應力（見附錄B）。

9試驗程序和記錄

9.1最終試驗準備

9.1.1將起重機置于試驗場地上，鎖定行駛制動和插銷。在空載狀態(tài)下，通過使用墊片或垂直支腿將

起重機調(diào)平到0.25%的坡度內(nèi)。對起重機施加負載后，不應重新調(diào)平。

注：若在支腿上進行試驗，則將起重機支起至所有輪胎或履帶都不承重的位置，除非制造商提供的額定載荷圖表中

有其他要求。

9.1.2連接應變檢測系統(tǒng)，調(diào)試儀器儀表，清除一切故障。

9.2零應力狀態(tài)

如果將裝配好的起重機用作初始參考試驗工況，則獲取這些讀數(shù)。如果將未裝配的部件用作初始參

考試驗工況，獲取這些讀數(shù)。

重新裝配起重機并進行機械調(diào)整。

9.3空載應力狀態(tài)

9.3.1將上車結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)至相對于底盤的規(guī)定位置。鎖上回轉(zhuǎn)制動器或插銷。

7

GB/T25851.2—XXXX/ISO11662-2:2014

9.3.2設(shè)置附件角度和長度以達到規(guī)定的幅度。

9.3.3讀取空載應力狀態(tài)下應變計上的所有讀數(shù)（見3.6）。計算每個應變計上的空載應力（S1）(見

3.7)，并記錄在試驗數(shù)據(jù)表上（見附錄D）。

注：每次改變位置、狀態(tài)或配置以適應規(guī)定的試驗和操作時，都會產(chǎn)生一個新的空載應力狀態(tài)。因此，每個新狀態(tài)

都應重復步驟9.3.1至9.3.3。

9.4負載應力

9.4.1準備試驗載荷，該載荷與吊鉤、滑輪、索具等重量之和應在規(guī)定載荷的±1%范圍內(nèi)。

9.4.2按照規(guī)范要求，懸掛試驗載荷（見6.1）并施加側(cè)載（見6.2）。

9.4.3讀取負載應力工況所需應變計上的讀數(shù)。計算每個所需應變計上的負載應力（S2），并記錄試

驗數(shù)據(jù)。測量并記錄由懸掛載荷和側(cè)載引起的端部撓度。

9.4.4釋放側(cè)載并下降懸掛載荷，使起重機恢復到空載狀態(tài)。將應變計上的讀數(shù)與9.3中獲取的讀數(shù)

進行比較。如果任何應變計的偏差超過±?0.03Sy/E，查明原因并糾正，然后重復所有步驟直到獲得一致

的讀數(shù)。

注：由于溫度的變化以及作用在較長主臂和副臂上的風載荷會影響應變計讀數(shù)，試驗宜在盡可能有利的大氣環(huán)境下

進行。將起重機放置在風載荷不會減少由側(cè)載引起的應力的位置。

根據(jù)3.10計算并記錄空載和負載組合的合成應力（Sr）。

全面檢查起重機是否有任何跡象表明在試驗過程中可能產(chǎn)生塑性變形或其他損壞。

9.5超載試驗工況

9.5.1重復9.1.1中的步驟（如適用）。

9.5.2將起重機（上車結(jié)構(gòu)、臂架）置于規(guī)定的試驗位置。

9.5.3設(shè)置附件角度和長度以達到規(guī)定的幅度，并記錄Ⅳ類區(qū)域應變計上的空載讀數(shù)。

9.5.4準備試驗載荷（見9.4.1）。

9.5.5懸掛規(guī)定的試驗載荷并調(diào)整臂架角度（如需要）以獲得額定載荷幅度。

9.5.6觀察結(jié)構(gòu)的性能，并注意任何可能失效的跡象。

9.5.7放下懸掛載荷，將起重機恢復到空載應力狀態(tài)。記錄Ⅳ類區(qū)域應變計上的空載讀數(shù)。

所有適用的超載試驗完成后，適當時宜使用直尺或其他參考對起重機結(jié)構(gòu)進行全面檢查，以確定是

否出現(xiàn)屈曲、永久性變形、單元偏離等跡象。氧化層脫落或油漆龜裂也表明應力超過屈服點。將臂架結(jié)

構(gòu)拆卸至必要的狀態(tài)，以確保能檢查所有臂架單元、伸縮油缸或單元、起升機構(gòu)、懸掛系統(tǒng)和其他承載

單元。

記錄試驗設(shè)備、所試驗起重機、試驗結(jié)果和觀察結(jié)果的所有相關(guān)數(shù)據(jù)。建議的表格形式見附錄D。

10應力評估

就本試驗方法而言，應力通過單向應力方程與測量應變聯(lián)系起來（見公式4）：

SE（在比例范圍內(nèi)）(4)

注：對于二向應力下起重機結(jié)構(gòu)的某些區(qū)域來說，簡單的單向應力公式可能不夠準確，在這種情況下宜進行特殊考

慮（見附錄A）。

根據(jù)相應的適用標準評估起重機結(jié)構(gòu)不同部位應力的可接受性。這些應力區(qū)域可以分為以下幾類

（最小強度安全系數(shù)見表1或10.1~10.4）。

8

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表1最小強度安全系數(shù)

Ⅲ類（壓桿屈曲區(qū)）a

Ⅰ類（均勻應Ⅱ類（應力集Ⅳ類（板的局

曲線曲線

力區(qū)）中區(qū)）其他部屈曲區(qū)）

A、B、C、Da、b、c

空載時應變計

bc

X（安裝載荷）n1?≥?1.3n2?≥?1.0n3?≥?1.4n3?≥?1.2n3?≥?1.3和2.2應回到

±0.03Sy/E。

空載時應變計

ab

Y（額定載荷）n1?≥?1.5n2?≥?1.1n3?≥?1.6n3?≥?1.3n3?≥?1.5和2.5應回到

±0.03Sy/E。

空載時應變計

Z（超載）僅觀察僅觀察僅觀察僅觀察僅觀察應回到

±0.03Sy/E。

a見附錄B。

b

臨界屈曲應力Scr由耶格方程計算。

c

臨界屈曲應力Scr由歐拉方程計算。

10.1Ⅰ類——均勻應力區(qū)

應力幾乎均勻分布的大面積區(qū)域，該區(qū)應力達到屈服強度或屈服點時，會引起結(jié)構(gòu)件的永久變形。

強度安全系數(shù)：

——n1?=?Sy/Sr或Sy/S（S見附錄A）；

——對于額定載荷，n1?≥?1.50；

’’

——對于安裝載荷，n1?≥?1.30。

10.2Ⅱ類——應力集中區(qū)

被大面積低應力區(qū)域所包圍的小面積高應力區(qū)域，該區(qū)內(nèi)應力超過屈服強度或屈服點不會引起結(jié)構(gòu)

件整體的永久變形。例如銳角、孔眼或焊縫等斷面劇變處。強度安全系數(shù)：

——n2?=Sy/Sr或Sy/S（S見附錄A）；

——對于額定載荷，n2?≥?1.10；

’’

——對于安裝載荷，n2?≥?1.00。

10.3Ⅲ類——壓桿屈曲區(qū)

在某些平均應力值小于屈服強度或屈服點時可能發(fā)生破壞的區(qū)域。例如無任何支撐的單個受壓件，

包括但不限于立柱、支架、副臂弦桿或桁架臂桿等當作壓桿考慮的單元。

強度安全系數(shù)（見附錄B）。

如果從表1中選擇曲線A、B、C或D：

——對于額定載荷，n3?≥?1.60；

——對于安裝載荷，n3?≥?1.40。

對于桁架結(jié)構(gòu)，該標準適用于束緊點之間的腹桿或弦桿。

不適用于評估整個桁架受壓件。

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10.4Ⅳ類——板的局部屈曲區(qū)

板受到平面內(nèi)的直接壓縮、彎曲和/或剪切時，可能在整體變得不穩(wěn)定之前發(fā)生局部屈曲。局部屈

曲與起皺（初始屈曲）有關(guān)，其允許構(gòu)件將載荷重新分配到較硬的邊緣。

隨著載荷進一步增大，Ⅳ類區(qū)域的應力（見圖2）不一定與載荷成比例增加；但是，相當大的后屈

曲強度可能仍然存在。要求對所有的試驗工況（包括超載工況），Ⅳ類區(qū)域的應變計讀數(shù)都應能回到

空載時的讀數(shù)。

Ⅳ類區(qū)域（典型的4種面）

伸縮臂

支腿箱和水平支腿

圖2板的局部屈曲區(qū)

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AA

附錄A

（規(guī)范性）

材料強度

A.1二向應力場

在二向應力場中，如果將S?=?E·ε（見第10章）給出的單向應力與拉伸屈服點進行比較來確定強度安

全系數(shù)，則可能會存在一些誤差。當考慮適用于被測材料的破壞理論時會出現(xiàn)問題。

A.2脆性材料

使用S?=?Eεx（當在最大主應變方向測量εx時）假設(shè)最大應變破壞理論適用。這是普遍認可的脆性材

料破壞理論，并且給出的結(jié)果對這類材料是有效的。

A.3塑性材料

畸變能破壞理論通常被認為是塑性材料受二向應力影響的性能標準。該理論假設(shè)二向應力作用下的

畸變能等于純拉伸屈服應力作用下的畸變能時，發(fā)生屈服破壞。確定產(chǎn)生與實際二向應力畸變能相同的

當量單向應力(S’)，與屈服點(Sy)進行比較，以確定抗破壞的強度安全系數(shù)。當量單向應力如公式A.1

所示：

22

Sxxyy....................................................................(A.1)

主應力通過公式（A.2）和公式（A.3）由應變計讀數(shù)求得：

2

xExy/1..................................................................(A.2)

2

yExy/1..................................................................(A.3)

主應變是通過解讀莫爾圓上的應變花讀數(shù)或其他方法獲得。當量應力S’也可通過公式（A.4）由主

應變計算求得：

22

E1xyxyyx

S................................................(A.4)

12

當使用3~4個應變花時（圖A.1），根據(jù)各應變片讀數(shù)可直接使用下列方程計算當量應力。

直角應變花（圖A.1）：

11

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εc

εb

εb

εcεbεc

εa

εa

εa

εd

直角/三軸45°三角形/三軸60°T-三角形/四軸60°/90°

圖A.1直角、三角形和T-三角形應變花

A.4塑性材料近似法

在大多數(shù)塑性材料的二向應力場中，假設(shè)當量單向應力S'?=?Eεx的精度在10%以內(nèi)。影響精度的主要

因素有：

a)最小主應力與最大主應力之比，σy/σx；

b)剪切屈服與拉伸屈服之比，τ0/σ0。

——σ0?=?拉伸屈服應力

——σx?=?最大主應力

——σy?=?最小主應力

圖A.2顯示了泊松比ν?=?0.285時，這兩個比值的精度方差大小。圖中顯示，當狀態(tài)接近二向拉伸或

壓縮時，誤差可達25%～30%，當狀態(tài)接近純剪切時，誤差可達0%～30%，這取決于τ0/σ0的比值。

圖A.2中的實曲線基于與S?=?E?εx相比的畸變能破壞理論。雖然大多數(shù)情況下畸變能理論是正確的，

但僅當τ0/σ0?=?0.577時，才用扭轉(zhuǎn)屈服試驗（純剪切）來驗證。材料τ0/σ0不等于0.577時，虛曲線（不對

應任何破壞理論，僅對應拉伸和扭轉(zhuǎn)屈服試驗）給出了可能存在的誤差。如果用應變計和S?=?E?εx替換

應變花和更為復雜的計算方程，則應用其他方法來確定主應變方向，例如油漆裂縫或（更好是）脆性涂

料。1.1

εy

1.0σxσy

τ0/σ0εx

x

ε0.9

S0.700

'

S

-

E0.635

0.8

實

表

際0.577

觀

應0.7

應

力0.520

力剪切破壞拉伸或壓縮破壞

純拉伸純拉伸

0.6

-1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81.0

主應力比σy/σx

-1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81.0

主應變比εy/εx

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圖A.2表觀應力與實際應力之比對二向應力比

表A.1列出了用實測應變來計算應力的推薦值。

表A.1材料的彈性特性

彈性模量（E）剛性模量（G；剪切）a

泊松比

（楊氏模量：103?Mpa）（103?Mpa）

鋼材

碳素及合金結(jié)構(gòu)鋼206.779.20.285

鑄鋼206.777.20.265

不銹鋼137.8/192.90.305

鋁，結(jié)構(gòu)72.327.60.333

鎂，結(jié)構(gòu)44.8

鈦，結(jié)構(gòu)89.6/110.2

a彈性模量通常被引用為一個范圍；列出的數(shù)字是保守范圍內(nèi)的最高值。一些材料的彈性模量隨化

學性質(zhì)、熱處理或應力水平的不同而變化很大。在這種情況下，列出范圍，并在每種情況下針對

特定條件選擇適當?shù)臄?shù)值。

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BB

附錄B

（規(guī)范性）

壓桿屈曲應力

B.1通則

在推導實際設(shè)計中使用的屈曲曲線或數(shù)值表時，應意識到所考慮構(gòu)件中存在的一些不可避免的缺

陷，例如材料的不均勻性、與假定幾何形狀的偏差（初始彎曲）、由于車間和裝配工作中不可避免的缺

陷而意外產(chǎn)生的軸向載荷偏心度。這些缺陷的每一種變化范圍都很大，并在每種情況下都以特定的方式

與其他缺陷結(jié)合在一起。為了彌補實際遇到的所有不確定性，宜使用適當?shù)陌踩禂?shù)或負載系數(shù)。

結(jié)構(gòu)中的每個受壓構(gòu)件都代表一種單獨的情況，應按照其特定的加載和端部約束條件進行設(shè)計。

B.2與殘余應力相關(guān)的臨界屈曲曲線

各類壓桿屈曲曲線如圖B.2所示。曲線A、B、C和D與殘余應力有關(guān)，并與許用應力法一起使用。

從圖B.2中得到的臨界屈曲強度應使用一個安全系數(shù)。表B.1列出了四種材料類型（A、B、C和D）中每

一種的屈服強度Sy、比例極限Sp和殘余應力SRC。

這些曲線的形狀可由三個參數(shù)來確定：彈性模量E、比例極限Sp和材料屈服強度Sy。軸向加載構(gòu)件

可能發(fā)生彈性或非彈性屈曲，取決于應力水平。當應力水平低于比例極限Sp時，軸向加載構(gòu)件發(fā)生彈性

屈曲。當應力水平高于比例極限Sp時，軸向加載構(gòu)件發(fā)生非彈性屈曲。對于非彈性屈曲，相對屈曲應力

（屈曲應力與屈服強度之比）是殘余應力與屈服強度之比的函數(shù)，如公式（B.5）所示。

殘余應力直接包含在屈曲公式中。該公式中不包含不平直度等不確定因素。屈曲曲線實際上適用于

“特別平直的材料”。因此，應將強度安全系數(shù)1.6（見表1）用于臨界屈曲曲線。該強度安全系數(shù)克服

了這些影響構(gòu)件屈曲強度的不確定因素。

壓桿彈性屈曲的適用公式（Scr?≤?Sp）：

2E

Scr...........................................................................(B.1)

KL/r2

或

1

X................................................................................(B.2)

2

壓桿非彈性屈曲的適用公式（Scr?≥?Sp）：

SpSySp2

ScrSyKL/r.............................................................(B.3)

2E

SpSySRC...........................................................................(B.4)

或

SS

RCRC2..................................................................()

X11B.5

SySy

如表B.1所示，假設(shè)SRC?=?103?Mpa來代替下列鋼材的特定殘余應力數(shù)據(jù)：

a)軋制條件下的熱加工型材；

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b)經(jīng)過應力消除熱處理的調(diào)質(zhì)型材；

c)經(jīng)過應力消除熱處理的冷拔型材；

d)經(jīng)過應力消除熱處理的裝配焊接型材。

其他材料，假設(shè)SRC?=?0.5?×?Sy來代替特定的殘余應力數(shù)據(jù)。

表B.1殘余應力假設(shè)

SySp

殘余應力假設(shè)曲線a屈服應力比例極限

（Mpa）（Mpa）

SRC=103?MpaA690586

（低殘余應力）B483379

C345241

D248145

SRC=0.5?SyD690345

（高殘余應力）D483241

D345172

D248124

a臨界屈曲曲線見圖B.2。可使用列表外的其他鋼材，只要能證明其適用于預期的應用。

下列值可用作末端約束系數(shù)K。

a)對于弦桿，K?=?1.00。

b)對于整個截面與管狀弦桿連接的腹桿，K?=?0.75。

c)對于整個截面與角形或T形弦桿連接的腹桿，K?=?0.90。

d)對于變截面處與弦桿連接的腹桿，K?=?1.00。

受壓構(gòu)件進行試驗時，應變計宜位于中跨或預計的屈曲點處。當應變計放在最大屈曲應力的邏輯點

時，觀測到的最大讀數(shù)可用于Srm代替應力平面的計算。當應變計位置相對于質(zhì)心不對稱時，試驗值的

平均值不能用于Sra。在這種情況下，應對試驗值進行加權(quán)，以使Sra代表質(zhì)心處的應力平面值。圖B.1展

示了對等邊角截面試驗值加權(quán)的方法。相對于質(zhì)心不對稱的受壓構(gòu)件（例如結(jié)構(gòu)角）在不同平面中具有

不同的回轉(zhuǎn)半徑值（r）。為了評估從該區(qū)域應變計中獲得的數(shù)據(jù)，Scr的確定應基于所選區(qū)域中出現(xiàn)的

KL/r的最大值。對于桁架弦桿，無論腹桿是交錯放置還是同軸放置，應使用KL/r的最大值。

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將應變儀A、B和C盡可能的放在角落處

C

W

質(zhì)心

B

A

X

W

xW2xx

SraSaSbSc

WWW

圖B.1平均應力加權(quán)試驗數(shù)據(jù)

B.3與缺陷系數(shù)相關(guān)的臨界屈曲曲線

臨界屈曲應力可通過圖B.2所示的屈曲曲線a、b和c獲得。這三條屈曲曲線是對各種橫截面的壓桿進

行試驗的試驗程序結(jié)果。

對于不同橫截面的構(gòu)件，宜從表B.2中選擇合適的屈曲曲線。對于表B.2中沒有涉及的橫截面，可使

用曲線C。

公式（B.6）和（B.7）可用于代替曲線a、b和c，并具有令人滿意的精度。

1

....................................................................()

X0.5B.6