提高弯曲梁强度的措施概要

弯曲应力第五章Saturday,September2,2023MechanicsofMaterials※提高梁强度的措施9/2/20232MechanicsofMaterials▲提高梁强度的实际意义9/2/20233MechanicsofMaterials▲实心截面梁正应力与切应力比较FPl9/2/20234MechanicsofMaterials▲实心截面梁正应力与切应力比较半径d宽为b、高为h9/2/20235MechanicsofMaterials◆控制细长梁强度的因素正应力强度条件：9/2/20236MechanicsofMaterials一、减少弯矩值1、合理安排梁的受力情况xMPl/4xMABPlal/2Pa/2ABPl/2l▲提高弯曲梁强度的措施正应力强度条件：9/2/20237MechanicsofMaterials2、合理安排梁的支座qBAxMql2/8q0.2l0.2l0.6lABxM9/2/20238MechanicsofMaterials工程实例：门式起重机的大梁锅炉筒体9/2/20239MechanicsofMaterials多支座梁9/2/202310MechanicsofMaterials斜拉桥示意图9/2/202311MechanicsofMaterials南京长江二桥（斜拉桥，628米）9/2/202312MechanicsofMaterials悬索桥示意图9/2/202313MechanicsofMaterials江阴长江大桥（悬索桥，1385米）美国金门大桥（悬索桥，1280米）9/2/202314MechanicsofMaterials二、提高抗弯截面系数选用合理的截面形状各种不同横截面形状的梁9/2/202315MechanicsofMaterials在截面积A相同的情况下，抗弯截面系数Wz越大，梁的承载能力越高。1）矩形截面梁的横放与竖放bhZchbZc2）截面形状不同时，用Wz/A来恒量截面的合理性与经济性-------越大，截面越合理9/2/202316MechanicsofMaterialsbhhhhhd0.167h0.125h0.205h(0.27~0.31)h(0.29~0.31)hd=0.8h常见截面的Wz/A值比较:从表中可以看出，材料远离中性轴的截面较经济合理。工程中的吊车梁、桥梁常采用工字形、槽形或箱形截面，房屋建筑中的楼板采用空心圆孔板，道理就在于此。9/2/202317MechanicsofMaterials3）拉压性能不一的材料如铸铁，宜用不对称的截面，使中性轴靠近拉的一侧h2Zch1Zc三、设计梁的合理造型1、变截面梁1)b不变，中间h加大Zc9/2/202318MechanicsofMaterialsxMPl/4xb(x)bmin2)h不变，中间b随x与弯矩M（x）同规律变化，如上图3)b不变，中间h随x与弯矩

M（x）规律变化，如右图摇臂钻床的摇臂。ABPl/2l9/2/202319MechanicsofMaterials2、等强度梁阶梯梁渔腹梁（工艺上简化）9/2/202320MechanicsofMaterials日本岩大桥雨蓬梁板◆实例：9/2/202321MechanicsofMaterials变截面梁9/2/202322MechanicsofMaterials台风战斗机朱德的扁担9/2/202323MechanicsofMaterials海鸥松树9/2/202324MechanicsofMaterials构件选用何种材料，应综合考虑安全、经济等因素。近年来低合金钢生产发展迅速，如16Mn钢、15MnTi钢等。这些低合金钢的生产工艺和成本与普通钢相近，但强度高、韧性好。南京长江大桥广泛采用了16Mn钢，与低碳钢相比节约了15%的钢材。铸铁抗拉强度较低，但价格低廉。铸铁经球化处理成为球墨铸铁后，提高了强度极限和塑性性能。不少工厂用球墨铸铁代替钢材制造曲轴和齿轮，取得了较好的经济效益。四、提高材料的力学性能9/2/202325MechanicsofMaterials弯起钢筋布置主应力迹线五、其他方法9/2/202326MechanicsofMaterials预应力钢筋以上的措施仅仅考虑提高梁的强度方面，事实上，梁的合理使用应综合考虑强度与刚度、稳定性等问题。9/2/202327MechanicsofMaterials枕木——增加支承；工字钢——合理的截面形状；优质钢材——提高材料的力学性能；六、一个例子9/2/202328MechanicsofMaterials本章小结一、基本概念1、纯弯曲与横力弯曲2、中性层与中性轴3、Iz与Wz

、Sz*4、梁的合理截面5、等强度梁的概念二、基本公式2.9/2/202329MechanicsofMaterials3、Iz

与Wz1）矩形截面2）圆形截面-----实心圆截面-----空心圆截面9/2/202330MechanicsofMaterials4、平行移轴定理5、弯曲的强度条件：三、应用正应力公式时需注意的几点1、公式适用范围1）平面弯曲2）平面假设成立2、中性轴的位置3、正应力的分布形式3）材料拉压弹性模量一样M中性轴xyzM9/2/202331MechanicsofMaterials4、对拉压情况直接判断5、Iz---