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矩形薄壁管在空間力作用下的強度分析

發(fā)布于:2016-04-02 20:12
強度分析

      工程中有些桿件受力是復雜的,其同一截面上存在多種內(nèi)力。目前,用材料力學方法進行組合變形強度分析的示例中,截面上往往多為平面內(nèi)力,對于截面上作用空間的內(nèi)力(6個內(nèi)力分量)強度分析沒有更廣泛研究。為了確保桿件在多力作用下工作安全可靠,須對其強度進行分析。如在矩形薄壁管橫截面上作用六個內(nèi)力分量見圖,即沿,軸方向的軸力Fx,y軸方向的剪力F7,軸方向的剪力FZ繞,軸轉(zhuǎn)動的扭矩Mx、繞y軸轉(zhuǎn)動的彎矩M7,繞軸轉(zhuǎn)動的彎矩MZ,橫截面尺寸見圖。為此,本研究要解決的主要問題是,矩形薄壁管橫截面上在六個內(nèi)力分量作用下的應力分布規(guī)律、應力狀態(tài)、危險點的強度分析的研究。
      用材料力學方法對構(gòu)件強度進行分析,首先由外力分析確定構(gòu)件變形形式,其次由內(nèi)力分析確定危險截面位置,但本研究提出是在已知構(gòu)件橫截面上有六個內(nèi)力分量的情況下,如何確定其危險點位置。這個問題的解決,可以從每個內(nèi)力單獨作用引起應力分布規(guī)律來研究,再通過應力疊加原理確定危險點位置。根據(jù)圖,不難計算出薄壁方管橫截面特性指標。
      通過上述分析,四點是平面復雜應力狀態(tài),必須借助強度理論分別研究才能得出結(jié)論,如應用第三強度理論,。四點強度條件分別為點強度條件:應力又有剪應力。為了進一步確定危險點,必須對上述8個點進行逐一分析。運用材料力學疊加原理可以解決桿件橫截面上存在多個內(nèi)力的強度計算問題,確定危險點的位置。實驗表明,橫截面危險點確實在a,b,c,d,e,f,g,h等8個點之內(nèi)。通過理論分析,如上述內(nèi)力方向不變,危險點只有5個,即b,e,f,g,h等5個點,其強度條件分別由公式表示,當內(nèi)力發(fā)生變化時(即各內(nèi)力空間方向組合不同),同理可找到相應的危險點并確定出強度條件。雖然工程上桿件橫截面同時出現(xiàn)六個內(nèi)力分量的機會不多,但對其進行理論分析探討,在結(jié)構(gòu)設計中仍有較高的實用價值。


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