1. 前言
現實生活中窗在風壓的作用下受到損壞或掉下的現象時有發生,所以對受風壓影響的窗進行力學分析非常必要。如果用流體力學理論對窗的撞擊進行分析,計算過程非常麻煩,而且得出的結果多為逼近法,需經過風洞實驗去驗證。本文從動力學角度,根據剛體定軸旋轉和剛體碰撞理論進行分析,再結合靜力學理論,推導出在風的作用下旋轉軸和聯接受力零件的強度校核公式;并以常用產品的實際參數為例子,按佛山地區38m 高度的基本風壓,計算出受力零件實際承受的強度,計算結果顯示:受力零件實際承受的強度小于許用強度,零件沒有受到破壞,說明50 年一遇的基本風壓對受力零件不會產生破壞,受力零件的選材、結構設計和螺釘固定聯接方式都符合日常使用要求。但現實生活中窗在風作用下有損壞和掉下現象,筆者認為原因有三個:第一受到了更高風壓的作用;第二沒有控制好自攻螺釘固定孔的開孔工藝尺寸;第三沒有合理選擇自攻螺釘的規格。
2. 各種窗型開啟狀態下受風壓的影響
2.1.2 窗扇與撐擋扇上部件碰撞的力學計算
把整窗扇當成剛體,窗扇繞合頁軸定軸旋轉,建立繞定軸旋轉的剛體的力學模型,如圖1:































3.2 本文得出三種窗型在風壓作用下關鍵部件的強度校核公式,可根據當地風壓和窗型等實際數據,計算出對應的強度值,同時與該零件材質的許用強度值進行比較,判斷出門窗是否存在損壞或脫落的隱患。
3.3 本文得出的關鍵零部件的強度校核公式,可以運用于產品研發階段的設計計算。根據當地風壓、窗型尺寸、零件的材質等條件,計算出受力零件的尺寸,確保設計的可靠性,提高研發效率。
3.4 重視螺孔尺寸與螺釘長度的選用。用于聯接用的自攻螺釘孔,一定要嚴格按照要求控制開孔的工藝尺寸。對于自攻螺釘長度的選擇,以螺釘桿部剛好露出板厚為最佳,此時螺孔磨損最小,與螺釘配合最緊密。但實際工程操作中,螺孔尺寸偏大、自攻螺釘過長現象經常可見,這樣大大降低了自攻螺釘的鎖緊力,特別在風吹窗扇產生碰撞、震動的情況下,因型材厚度一般只有1.4mm,自攻螺釘很容易松動,這現象日積月累,窗扇脫落的可能性非常大。
4. 結論
國內外報道,在風作用下,窗掉下砸人事件時有發生,給人們造成很大的損失,對社會造成不良的影響。所以當人離開家外出時,要關好窗,以免風對窗造成破壞或脫落。