浅谈风压对窗的影响

字体大小:

  1. 前言

  现实生活中在风压的作用下受到损坏或掉下的现象时有发生,所以对受风压影响的窗进行力学分析非常必要。如果用流体力学理论对窗的撞击进行分析,计算过程非常麻烦,而且得出的结果多为逼近法,需经过风洞实验去验证。本文从动力学角度,根据刚体定轴旋转和刚体碰撞理论进行分析,再结合静力学理论,推导出在风的作用下旋转轴和联接受力零件的强度校核公式;并以常用产品的实际参数为例子,按佛山地区38m 高度的基本风压,计算出受力零件实际承受的强度,计算结果显示:受力零件实际承受的强度小于许用强度,零件没有受到破坏,说明50 年一遇的基本风压对受力零件不会产生破坏,受力零件的选材、结构设计和螺钉固定联接方式都符合日常使用要求。但现实生活中窗在风作用下有损坏和掉下现象,笔者认为原因有三个:第一受到了更高风压的作用;第二没有控制好自攻螺钉固定孔的开孔工艺尺寸;第三没有合理选择自攻螺钉的规格。

  2. 各种窗型开启状态下受风压的影响

  2.1.2 窗扇与撑挡扇上部件碰撞的力学计算

  把整窗扇当成刚体,窗扇绕合页轴定轴旋转,建立绕定轴旋转的刚体的力学模型,如图1:

  3.2 本文得出三种窗型在风压作用下关键部件的强度校核公式,可根据当地风压和窗型等实际数据,计算出对应的强度值,同时与该零件材质的许用强度值进行比较,判断出门窗是否存在损坏或脱落的隐患。

  3.3 本文得出的关键零部件的强度校核公式,可以运用于产品研发阶段的设计计算。根据当地风压、窗型尺寸、零件的材质等条件,计算出受力零件的尺寸,确保设计的可靠性,提高研发效率。

  3.4 重视螺孔尺寸与螺钉长度的选用。用于联接用的自攻螺钉孔,一定要严格按照要求控制开孔的工艺尺寸。对于自攻螺钉长度的选择,以螺钉杆部刚好露出板厚为最佳,此时螺孔磨损最小,与螺钉配合最紧密。但实际工程操作中,螺孔尺寸偏大、自攻螺钉过长现象经常可见,这样大大降低了自攻螺钉的锁紧力,特别在风吹窗扇产生碰撞、震动的情况下,因型材厚度一般只有1.4mm,自攻螺钉很容易松动,这现象日积月累,窗扇脱落的可能性非常大。

  4. 结论

  国内外报道,在风作用下,窗掉下砸人事件时有发生,给人们造成很大的损失,对社会造成不良的影响。所以当人离开家外出时,要关好窗,以免风对窗造成破坏或脱落。



更新日期:2018-03-07