[发明专利]一种结构用抗失稳弯曲钢管

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程材料领域结构用的抗失稳弯曲钢管，特别涉及结构用无缝钢管领域因受压失稳而容易导致管材弯曲变形的钢管。

背景技术

在常用机械工程材料领域，钢管材料种类繁多，包括流体输送焊接管、传动轴用电焊钢管、结构用和输送流体用无缝钢管、冷拔或冷轧精密无缝钢管等，一般流体输送焊接钢管用于输送水、污水、煤气、空气采暖气等低压流体，而结构用无缝钢管主要用于机械、汽车、自行车、家具、宾馆和饭店装饰及其他机械部件与结构件。

对于受轴向压缩的直杆——压杆来说，失稳就是由初始的直线平衡构形突然转变为曲线平衡构形，对应的压力即为临界载荷。如果失稳后构件内任一点仍处于弹性应力状态，则称为弹性失稳，弹性失稳的特点是：失稳是突然发生的，失稳时构件内的应力远小于弹性极限，不发生材料破坏。材料力学指出，凡是受轴向压缩的细长杆件，都可能发生失稳。在结构用无缝钢管的应用中，常常会遇到钢管两端受压的情况，而在此情况下，工程师需要考虑如何避免钢管发生失稳弯曲的问题。

现有的避免受压钢管失稳变形的方法有增加钢管直径，即更换更大规格管径的钢管，改变钢管的长径比，或者再钢管中间增加支撑约束。上述两种方法都会增加钢管的安装尺寸，占用更多的安装空间，增加了施工的难度，尤其在遇到一些空间限制大的特殊场合，上述两种方法均难以满足施工和安装条件，造成巨大的技术问题。

基于上述技术背景，本发明特提供一种结构用抗失稳弯曲钢管。

发明内容

本发明的目的是：为了解决结构用钢管受压失稳变形的问题，特提供一种结构用抗失稳弯曲钢管。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种结构用抗失稳弯曲钢管，是由外管、芯管、管头a和管头b构成；其结构特征在于：外管是无缝钢管，外管两端均设置为母螺纹；芯管由抗压材料构成，芯管外圆和外管内孔存在间隙；管头a和管头b结构相同，管头a和管头b内腔设置为通孔，管头a和管头b外圆设置一圈台阶面，管头a和管头b外圆小端设置为公螺纹；芯管置入外管内腔，外管一端和管头a螺纹连接，外管另一端和管头b螺纹连接。

安装完成后保证芯管两端端面分别和管头a、管头b的小端端面贴合，芯管处于压缩状态，外管两端端面分别和管头a、管头b外圆台阶面贴合，外管处于拉伸状态；调整芯管长度，保证安装完成后外管中部受到的拉伸应力是其抗拉强度的70％～80％，芯管选材应保证芯管抗压强度是外管抗拉强度的1.5倍以上；安装完成以后对外管和管头a以及外管和管头b的连接位置进行焊接固定。

本发明的有益效果是：(1)本发明作为结构用无缝钢管，保证两端受压情况下，两端压力由芯管承受，而外管仍处于拉伸状态，从而避免了失稳现象的发生，保证本发明不发生弯曲变形；(2)本发明的芯管两端受压，但由于外管内壁的约束作用，仍然不会发生失稳弯曲的情况；(3)本发明具有比同规格钢管更高的抗压能力和不弯曲特性。

附图说明

图1是本发明一种结构用抗失稳弯曲钢管的结构示意图；

图中：1.外管、2.芯管、3.管头a、4.管头b。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种结构用抗失稳弯曲钢管，是由外管1、芯管2、管头a31和管头b32构成；其结构特征在于：外管1是无缝钢管，外管1两端均设置为母螺纹；芯管2由抗压材料构成，芯管2外圆和外管1内孔存在间隙；管头a31和管头b32结构相同，管头a31和管头b32的内腔设置为通孔，管头a31和管头b32的外圆设置一圈台阶面，管头a31和管头b32外圆小端设置为公螺纹；芯管2置入外管1内腔，外管1一端和管头a31螺纹连接，外管1另一端和管头b32螺纹连接。

安装完成后保证芯管2两端端面分别和管头a31、管头b32的小端端面贴合，芯管2处于压缩状态，外管1两端端面分别和管头a31、管头b32外圆台阶面贴合，外管1处于拉伸状态；调整芯管2长度，保证安装完成后外管1中部受到的拉伸应力是其抗拉强度的70％～80％，芯管2选材应保证芯管2抗压强度是外管1抗拉强度的1.5倍以上；安装完成以后对外管1和管头a31以及外管1和管头b32的连接位置进行焊接固定。