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抗彎剛度

補(bǔ)充:0  瀏覽:8908  發(fā)布時(shí)間:2013-5-31
  概念
  是指物體抵抗其彎曲變形的能力。
  早期用于紡織。抗彎剛度大的織物,懸垂性較差;紗支粗,重量大的織物,懸垂性亦較差,影響因素很多,有纖維的彎曲性能、紗線的結(jié)構(gòu)、還有織物的組織特性及后整理等。
  抗彎剛度現(xiàn)多用于材料力學(xué)和混凝土理論中,其英文名稱為:bending rigidity。
  以材料的彈性模量與被彎構(gòu)件橫截面繞其中性軸的慣性矩的乘積來(lái)表示材料抵抗彎曲變形的能力。
  取值
  E是彈性模量,即產(chǎn)生單位應(yīng)變時(shí)所需的應(yīng)力,不同材料彈性模量不同,可以從材料手冊(cè)上查得
  I是材料橫截面對(duì)彎曲中性軸的慣性矩,各常規(guī)型鋼慣性矩也可以從材料手冊(cè)上查得,<石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)便查手冊(cè)>中也可查到。
  計(jì)算
  材料的抗彎剛度計(jì)算,實(shí)際上就是對(duì)材料制成的構(gòu)件進(jìn)行變形(即撓度)控制的依據(jù),計(jì)算方法的由來(lái),應(yīng)該是從材料的性能特征中得到的:
  第一個(gè)特性決定材料的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,當(dāng)材料的抗拉強(qiáng)度決定構(gòu)件的承載力時(shí),因其延伸率很大,而表現(xiàn)出延性破壞特征,反之即為脆性破壞。如抗彎適筋梁和超筋梁,大小偏心受壓。而抗剪構(gòu)件,在桁架受力模型中,不存在強(qiáng)度正比關(guān)系(抗彎盡管也不是嚴(yán)格意義上的正比關(guān)系,但基本接近正比),而只是雙線性關(guān)系,所以,其適筋時(shí)的延性也不如抗彎適筋梁,只就是概念設(shè)計(jì)中的強(qiáng)剪弱彎的由來(lái);
  第二個(gè)是材料的離散性較大的特性決定了為了滿足相同的安全度,就需要更大的強(qiáng)度富裕(平均強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度之比),這一點(diǎn)在七四規(guī)范中反應(yīng)在安全系數(shù)K中(抗彎 1.4,抗壓,抗剪是 1.55),新規(guī)范在公式中已經(jīng)不見(jiàn),但可從背景材料的統(tǒng)計(jì)回歸上找到由來(lái);
  第三個(gè)特性即材料的蠕變性能是塑性內(nèi)力重分布的條件之一,正如一位學(xué)者所說(shuō),合理設(shè)計(jì)的材料結(jié)構(gòu)能按設(shè)計(jì)者的意圖調(diào)節(jié)其內(nèi)力。帶裂縫工作的構(gòu)件其塑性鉸不是一點(diǎn)而是一個(gè)區(qū)域。
  第四個(gè)特性在結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)中,有一條很重要,是在罕遇地震時(shí),結(jié)構(gòu)不存在強(qiáng)度的富裕而只有抵抗變形能力的好壞之分,即結(jié)構(gòu)都要進(jìn)入塑性變形階段(或彈塑性階段)。設(shè)計(jì)時(shí),讓塑性鉸出現(xiàn)在什么地方;讓多少構(gòu)件適量破壞以吸收地震輸入能量,而地震之后又容易修復(fù);那些關(guān)鍵構(gòu)件是最后防線等等,這才是抗震設(shè)計(jì)的精髓,同樣是抗彎剛度計(jì)算方法的由來(lái);
  第五個(gè)特性是根據(jù)這個(gè)思路,就不難理解抗震規(guī)范中的許多要求了。比如說(shuō),短柱有典型的剪切破壞特征,配箍率和軸壓比直接影響到柱的延性。框支剪力墻結(jié)構(gòu)因變形過(guò)于集中而影響到抗震性能,轉(zhuǎn)換板結(jié)構(gòu)剛度突變最大,在高烈度區(qū)盡量少用,這也是抗彎剛度計(jì)算方法的由來(lái)。
  區(qū)別
  抗彎剛度受外力作用的材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產(chǎn)生單位變形所需的外力值來(lái)量度。各向同性材料的剛度取決于它的彈性模量E和剪切模量G(見(jiàn)胡克定律)。結(jié)構(gòu)的剛度除取決于組成材料的彈性模量外,還同其幾何形狀 、邊界條件等因素以及外力的作用形式有關(guān)。分析材料和結(jié)構(gòu)的剛度是工程設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。對(duì)于一些須嚴(yán)格限制變形的結(jié)構(gòu)(如機(jī)翼、高精度的裝配件等),須通過(guò)剛度分析來(lái)控制變形。許多結(jié)構(gòu)(如建筑物、機(jī)械等)也要通過(guò)控制剛度以防止發(fā)生振動(dòng)、顫振或失穩(wěn)。另外,如彈簧秤、環(huán)式測(cè)力計(jì)等,須通過(guò)控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。在結(jié)構(gòu)力學(xué)的位移法分析中,為確定結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力,通常也要分析其各部分的剛度。
  剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。零件的剛度(或稱剛性)常用單位變形所需的力或力矩來(lái)表示,剛度的大小取決于零件的幾何形狀和材料種類(即材料的彈性模量)。剛度要求對(duì)于某些彈性變形量超過(guò)一定數(shù)值后,會(huì)影響機(jī)器工作質(zhì)量的零件尤為重要,如機(jī)床的主軸、導(dǎo)軌、絲杠等。

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