购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

3.3 薄板横截面上的内力

薄板横截面上的内力称为薄板内力,是指薄板横截面的单位宽度上,由应力合成的主矢量和主矩。由于薄板是按照内力来设计的,因此要求出内力。由于在板的侧面上,通常很难使应力分量满足应力边界条件,但板的侧面是板的次要边界条件,故可应用圣维南原理,用内力的边界条件来代替应力的边界条件。

图3 - 2 薄板所取的平行六面体

为了求出薄板横截面上的内力,从薄板内取出一个平行六面体,它的三边分别是d x 、d y 和板的厚度 δ ,如图3 - 2所示。

3.3.1 x 为常量横截面上的内力

x 为常量的横截面上,作用有 σ x τ xy τ xz 。由式(3 - 5)知 σ x τ xy 都和 z 成正比,且在中面上为零,所以它们在薄板全厚度上的主矢量都等于零,它们只可能合成弯矩和扭矩。

在该横截面的单位宽度上,应力分量 σ x 对中面合成为弯矩

将式(3 - 5)中的第一式代入式(3 - 15),对 z 积分,得

与此类似,应力分量 τ xy 将合成为横截面内的扭矩

将式(3 - 5)中的第三式代入式(3 - 16),对 z 积分,得

应力分量 τ xz 只可能合成为横向剪力,在单位宽度上为

将式(3 - 6)中的第一式代入式(3 - 17),对 z 积分,得

3.3.2 y 为常量横截面上的内力

同理,在 y 为常量的横截面上,单位宽度内的 σ y τ yx τ zy 也分别合成如下的弯矩、扭矩和横向剪力。

3.3.3 横截面上的内力

综上可得,薄板横截面上的内力可以简写为

薄板内力正负方向的规定是从应力正负方向的规定得出的:正的应力合成的主矢量为正,正的应力乘以正的矩臂合成的主矩为正;反之为负。所有薄板内力的正方向如图3 - 3所示。

图3 - 3 薄板所受内力的正方向

3.3.4 应力分量与内力的关系

利用式(3 - 18)从式(3 - 5)和式(3 - 6)中消去 w ,并利用式(3 - 14)从式(3 - 11)中消去 w ,可以得出各应力分量与弯矩、扭矩、横向剪力或载荷之间的关系为

3.3.5 应力分量的最大值

沿着薄板的厚度,应力分量 σ x σ y τ xy 的最大值发生在板面, τ xz τ yz 的最大值发生在板的上面,各个最大值为

正应力 σ x σ y 分别与弯矩 M x M y 成正比,因而称为弯应力;切应力 τ xy 与扭矩 M xy 成正比,因而成为扭应力;切应力 τ xz τ yz 分别与横向剪力 F S x F S y 成正比,因而称为横向切应力;正应力 σ z 与载荷 q 成正比,称为挤压应力。

上面已经说明:在薄板弯曲问题中,弯应力和扭应力在数值上最大,因而是主要的应力;横向切应力在数值上较小,是次要的应力;挤压应力在数值上更小,是更次要的应力。因此,在计算薄板的内力时,主要是计算弯矩和扭矩,横向剪力一般都无需计算。 S/O6fFugy3i8eEntBI52dGDLjic3L7BbCHTo/lYbArYCCnxhE4MwZRmRt2m6dt/T

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×