材料力学课题研究报告(长安大学).pdf

运用力学模型探究宿舍高低床的 极限荷载 摘 要 宿舍是大学生在校重要的学习生活的阵地，良好的睡眠和充沛的精力是学习 生活的必要前提。而宿舍床铺作为提供大学生近三分之一时间的重要的休憩场所， 其安全性不容忽视，目前高校仍存在一些服役多年的高低床，其安全性备受质疑。 研究拟通过分析长安大学现有的高低床，进行合理假设，建立力学模型，利用截 面法分析主要受力构件，结合几何、物理、静力学三方面关系计算极限荷载，并 依此为床铺的合理使用提出有益的建议。研究综合比较简支梁和两端固定梁两种 力学模型，通过查阅相应资料，结合对应参数，进行理论推导，得出下列结论： 刚度是对极限荷载的主要控制因素，强度和稳定性只是其次要的控制因素；高低 床的薄弱环节主要为床框横档，而床框横档的极限荷载为181.133kg；两端固定 梁力学模型较简支梁更具有现实参考意义。 【关键词】 床框横档 简支梁模型 两端固定梁模型 极限荷载 I 目录 摘 要I 1 引言1 2 基本参数2 2.1 高低床的基本参数2 2.2 高低床构件的基本参数2 2.3 其他基本参数2 3 基本假设3 4 符号约定4 5 理论分析5 5.1 床框横档5 5.2 模型一 （简支梁模型）5 5.2.1 床框横档的强度校核6 5.2.2 床框横档的刚度校核8 5.3 模型二 （两端固定梁模型）9 5.3.1 床框横档的强度校核9 5.3.2 床框横档的刚度校核10 5.4 床腿立管的稳定性校核11 6 结果讨论13 6.1 结果分析13 6.2 模型评价13 6.3 模型改进13 6.4 其他思考14 7 参考文献15 1 引言 一个人一生中三分之一的时间都是在睡梦中度过的，良好的睡眠对生活工作 都至关重要。特别是在校大学生，确保睡眠质量和精力充沛是学习生活的必要前 提。但是由于大学宿舍的空间限制，宿舍床并不能像家里的大床一样舒适和安全。 目前长安大学宿舍中主要存在两种类型的床铺，分别为：上床下桌的复合式公寓 床 （图1-1）；上下铺型的老式高低床 （图1-2）。 其中老式高低床具有节约空间、经济实用等优势，是过去普遍采用的床铺形 式，随着床铺的长期使用，早些标准过低的设计以及材料的不当选择，出现了不 可避免的毛病，如床板破裂、床框横档的弯曲变形、蚊帐架的变形脱落、连接螺 栓的松动等。这些问题如果没有得到及时解决，会极大地影响学生睡眠时的安全。 因此，本研究拟通过合理假设，建立力学模型，利用截面法分析受力构件， 结合几何、物理、静力学三方面关系计算极限荷载。通过对结果的比较分析和讨 论，增强同学们日常安全意识，并让同学们对床铺进行合理的使用，避免危险的 发生。 图1-1 公寓床 图1-2 高低床 1 2 基本参数 2.1 高低床的基本参数 长度 宽度 高度 2000mm 900mm 1750mm 2.2 高低床构件的基本参数 构件 材料 规格 床腿立管 优质高频焊圆管 Φ38mm×1.5mm 床边框 优质高频焊矩管