钢丝承受最大拉力与温度的关系

钢丝承受最大拉力与温度的关系赵爽夏世鹤刘烁宇（重庆交通大学土木建筑学院，重庆南岸400067）摘要“热胀冷缩”现象是物体内部分子，原子热运动剧烈程度的宏观表现。通常，随温度的改变，物体的长度和体积都发生变化。这种性质在桥梁工程结构设计中必须加以考虑，否则会造成重大事故。关键词钢丝极限承拉力气温THERELATIONSHIPBETWEENTHETEMPERATUREANDTHETENSIONZHAOSHUANGXIASHIHELIUSHUOYU（SCHOOLOFCIVILENGINEERINGANDARCHITECTURE,CHONGQINGJIAOTONGUNIVERSITY,CHONGQINGNANAN400067）ABSTRACT“THERMALEXPANSIONANDCONTRACTION“PHENOMENONISTHEOBJECTWITHINTHEMOLECULES,ATOMSTHERMALMOTIONOFTHEMACROINTENSITYPERFORMANCEINGENERAL,WITHTHETEMPERATURECHANGES,THELENGTHANDVOLUMEOFOBJECTSARECHANGEDOFTHISNATUREINTHEDESIGNOFTHEBRIDGEENGINEERINGSTRUCTURESMUSTBETAKENINTOACCOUNT,OTHERWISEITWILLCAUSEAMAJORACCIDENT。KEYWORDSWIRE，LIMITCHENGRALLY，TEMPERATURE1引言11发现问题悬索桥垮塌是不是单纯的因为风力的影响12提出疑问温度的急剧变化是否对钢悬索桥的悬索承拉力有影响2实验名称钢丝承受最大拉力与温度的关系。3实验目的通过本次实验可以得出某种型号钢丝在不同温度下的受拉情况。在工程作业中，可以由本地的历史极限温度对应实验表格选择合适钢丝或者改变钢丝横截面积，从而可以避免钢筋受温度改变发生断裂事故。4实验内容测量同一种类型钢丝在不同温度下能够承受的最大拉力。5理论实验用细钢丝作类比测出钢丝拉升力在温度的变化时的变化趋势。6实验原理61猜想原理由于钢材在温度急剧变化的情况下，钢材的抗拉性指标与温度的变化呈一定的变化，此实验的目的就是找出特殊的温度点，然后根据实验数据作出实验表。此表展现的是在最极端的气候温度条件之间（温度范围100100）钢材纵向承受力随温度的变化趋势。（注选择100100是考虑钢丝在极地以及炎热地区的温度，属于大自然存在温度）62资料原理对钢丝用不同的温度进行热处理，并对处理后的试样进行拉升实验。结果表明通过不同热处理可使该钢丝的抗拉强度维持在1000MPA记录伸长率。热处理过程中首先发生逆转变，随含量的减少，抗拉强度由冷拔态的最高值下降到1300MPA，逆转变过程中伸长率没有明显的提高，逆转变结束之后伸长率开始上升。当抗拉强度下降到900MPA时，伸长率可提高到30，这是由于经大变彤热处理后，在再结晶初期形成了细小的等轴晶粒所致。著者文摘金属制品作者金满南胜辉63原理验证查资料得出的微观结论与猜想宏观原理有一定的相似性，实验有一定的可行性。7实验的应用由实验结果可得以下实验数据钢丝的直径D钢丝在极限条件下的极限温度下承拉力F1（100），F2（100）常温下的极限承受拉力F3由此可计算出单位面积的钢丝在温度变化剧烈条件下的极限变化率（F3F1）/2（F3F2）/2/D/22根据此数据，可计算出悬索直径为D1的悬索桥在温度极限变化可承受的极限承拉力变化率FD1/22故得出在考虑温度的情况下悬索所能承受的最大拉力与理论拉力之间的关系F最大F理论F8实验仪器21条直径05MM，长11M的X型号的钢丝；一个与滑轮固结的测力计；一个能与桌面固结、轴心有搅柄、饶有高强度绳索的定轴滑轮；一块相应高度的光滑木板；一个能与桌面固结的柱子；一个变温设备。9实验步骤91测定室温为A度，钢丝直径D。92把实验仪器按下图所示进行组装；图中A为固定柱子上的一圆孔，B为测力计上的挂钩，C为定轴滑轮上的搅柄AB间距离为1M93用变温设备把21条钢丝的温度改变成不同温度，由于从变温器中拿出钢丝后钢丝的温度会向室温变化，所以除与室温相近的设定温度外，其余温度都在其温度绝对值上加上5度。则最后21条钢丝测定时的温度才会接近计划值，分别为100，90，80，70，60，50，40，30，20，10，0，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100度。94在每次从变温器中，即开始把钢丝两头搅在图示中的A、B点,然后一个人开始搅C柄，一个人观察测力计上的读数，一个人观察钢丝的情况。当钢丝断的那一瞬间，读测力计的人记下断时对应的读数F。95依据步骤4做完21条不同温度钢丝的极限抗拉强度，并且把数据进行整理PF/D/22,P为拉力强度，绘出PT图。10数据记录及处理温度A1009080706050403020100102030405060708090100拉力强度钢筋在不同温度下的受拉情况05001000150015010050050100150温度C拉力强度MPA（注本实验由于涉及到100及100，学校没有可以合适仪器设备，本实验的数据均属于假设，但是在高等实验室中是可以通过实验找到真实数据。）11结论本次试验在桥梁工程中的运用选择某一型号钢筋，由实验图表查得它在该地区平均温度T下对应钢丝所能承受的最大标准拉力F，在查阅该地区的历史极限温度（最低温度）、（最高温度），并找到其对应钢丝的最大承受拉力、，钢丝直径为D，钢筋直径为D1，钢筋