图解如何轻松一点应对钢梁扭转的设计?
沙漠骆驼不缺水
2024年03月20日 10:43:01
只看楼主

理解扭转的铺垫扭转的分类:    自由扭转 :圣维南扭矩(St. Venant Torsion),这个是理想化的概念,实际应用中伴随着结构连接和边界条件的复杂性。 这种扭转,只会在截面内产生剪应力。 ?  约束扭转 :翘曲扭矩(Warping Torsion),这个是开口型截面常会遇到的情况。

理解扭转的铺垫

扭转的分类:

这种扭转,只会在截面内产生剪应力。
由于约束的存在,相邻截面之间有了约束变形能力,这样就会带来   附加的正应力和剪应力。
总结一下各种截面类型的适用情况,这张表为设计师在进行扭转分析时提供了快速参考,指出了在设计和分析时应重点考虑哪种扭矩效应。
对于   矩形和椭圆形空心截面 ,封闭的形状和较高的扭转刚度使得圣维南扭矩成为主要类型。同时,这些截面的几何特性限制了翘曲变形的发生,通常可以忽略翘曲扭矩的影响。
对于   薄壁冷弯截面 ,由于截面薄、开口,以及扭转时的翘曲效应,圣维南扭矩相对于翘曲扭矩通常是次要的。设计和分析这类结构时,   需要特别注意翘曲扭矩的影响。

扭转的基本公式

理解扭转的计算公式,需要了解“剪力流”和 应力     面积     力臂 = 力偶。我们以圆为例,较为好理解。

T =   0 r τ ρ d A

τ =   I p



θ =   G I p T L


γ =   L r θ


翘曲的影响

对于H型截面,关键是翘曲的影响。因为约束,带来   两个相邻横截面的翘曲幅度不同 ,就会引起附加的正应力。实体截面可以忽略,但是开口薄壁就不能忽略。
以上的分解图中分别呈现了偏心荷载作用下,H型钢梁的正应力和剪应力的组成部分,一目了然。
这是欧标给出的分析方法,只看剪应力图,是不是感觉少了什么?   这个地方还存在不同的观点,欢迎一起聊聊你的看法。

悬臂梁上的扭转

下面给出了一个受力简图的案例,悬臂梁受到了两种典型的荷载:偏心的集中荷载,偏心的均布荷载。
有整体杆件的受力图,有截面的应力图,这样对比看一下,是不是就了解个八九不离十了。
搞工程的人,对常识有个基本的理解,那结果的判断多半也不会有大的偏差,毕竟软件技术只会越来越先进。

截面选择

对于偏心荷载对于构件承载力的影响程度,有这么一张表可见一斑。其中三种类型的截面面积都是相等的。
所以上面这样一对比,就显而易见,想经济,就尽量不要扭。如果真的扭,也不用怕,算一算,比一比,是改布置方案,还是改截面硬上,就可以游刃有余地进行选择了。

小结

关于扭的各种参数:圣维南扭转常数 (     ),翘曲惯性矩 (     ),弯矩双力矩(     ),翘曲扭矩(     ),各种复杂的公式就不在文中一一罗列了。
附上开头说的小福利,也就是关于这个话题的内容,   点公众号,发消息“006”,可获得欧标、美标的抗扭设计文本资料,里面有详细的设计案例,还有一个美标的设计小软件。
最后也想问问大家钢梁抗扭设计用什么软件呢?  

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逍遥药师
2024年03月26日 14:17:57
3楼

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co1491464237757
2024年03月26日 17:07:31
4楼

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