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冷却器正应力的强度条件

冷却器正应力的强度条件:

一般等截面直梁在剪切弯曲时,弯矩最大(包括最大正弯矩和最大负弯矩)的横截面都是梁的危险截面,在危险截面上下边缘处所产生的正应力是整个梁在工作时的最大应力,为了保证粱能安全工作,最大工作应力。不能超过材料的许用弯曲应力,即是许用弯曲应力,在如何规定许用弯曲应力这一问题上有两种不同考虑,一种是取材料的许用拉(压)应力作为许用弯曲应力,这是偏于安全的一种近似处理。另一种则规定许用弯曲应力略高于同一材料的许用拉(压)应力,其原因将在以后讨论。

三根梁算得结果列丁当沿梁全长承受均布载时,最大弯矩在梁中央截面,且风皿,于是得从这个例题可以发现,受弯的梁和受拉的杆不同,决定梁的抗弯强度的截面几何量是抗弯截面模量而不是它的截面面积,所以对于梁来说,存在着所谓的"合理截面"问题。

三、梁的合理截面

上边的例题说明,截面面积相同,但截面形状不一样的梁,允许承受的载荷存在着很大差别。这种差别也可以以另一种方式表达出来。例如:当上边例题中的三种梁承载完全相同时,在它们的危险截面内所产生的弯矩虽然是一样的,但是上述三种截面内的最大弯曲应力却分别是:

工字钢      矩形立放      矩形平放

可见,冷却器为了产生相同的弯矩(或是为了承受相同的弯矩〉,工字形截面上听产生的最大弯曲应力比矩形截面所产生的要小得多,而矩形截面立放时又比平放时所产生的最大弯曲应力小得多。这是因为梁在受到弯曲变形时,在梁的中性层附近的纵向纤维变形很小,伴随而生的拉伸和压缩应力也很小,加上这些应力的作用点至中性轴的距离又非常近,因而靠这部分金属产生的正应力所构成的弯矩比例就很小,为了产生所要求的弯矩,在横截面至中性轴远一些处的应力势必就要大一些。如果将中性轴附近的、未能充分发挥其作用的金属移到距中性轴尽可能远一些的地方去,那么这些金属就可以产生较原来在中性轴附近时为大的应力,加之"力臂"的增大,从而就可以帮助原来在梁的上下表面处的金属分担一部分产生弯矩的任务,从而使横截面上的最大正应力减小下来,或在金属截面面积维持不变的条件下,使之能承受更大的弯矩。所以工字形截面、空心矩形截面,都属梁的合理截面。
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