中文名 | 約束扭轉(zhuǎn) | 外文名 | Restrained torsion |
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原????因 | 支承條件或外力作用方式 | 太????多 | 使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)時(shí)截面的翹曲受到約束 |
目前支持約束扭轉(zhuǎn)計(jì)算的有限元算法主要有:
1、七自由度梁?jiǎn)卧ǎ?
2、空間網(wǎng)格法;
3、板、塊單元法。2100433B
自由扭轉(zhuǎn)與約束扭轉(zhuǎn)同屬剛性扭轉(zhuǎn),即自由扭轉(zhuǎn)扭矩 約束扭轉(zhuǎn)扭矩=總扭矩。
自由扭轉(zhuǎn)僅產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,約束扭轉(zhuǎn)將產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力與約束扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力。且各自應(yīng)力形式各不相同,如下圖1所示分別為箱梁在剛性扭轉(zhuǎn)下的應(yīng)力表現(xiàn),可見(jiàn)兩種扭轉(zhuǎn)形式表現(xiàn)出了完全不同的應(yīng)力特性。因此,當(dāng)結(jié)構(gòu)的約束扭轉(zhuǎn)比較顯著時(shí),需在計(jì)算上加以區(qū)分。
扭轉(zhuǎn)彈簧屬于螺旋彈簧。扭轉(zhuǎn)彈簧的端部被固定到其他組件,當(dāng)其他組件繞著彈簧中心旋轉(zhuǎn)時(shí),該彈簧將它們拉回初始位置,產(chǎn)生扭矩或旋轉(zhuǎn)力。扭轉(zhuǎn)彈簧可以存儲(chǔ)和釋放角能量或者通過(guò)繞簧體中軸旋轉(zhuǎn)力臂以靜態(tài)固定某一裝置...
彈簧扭轉(zhuǎn)的時(shí)候材料是拉伸或者剪切狀態(tài)比如談到的扭轉(zhuǎn)度計(jì)算,因此這個(gè)可扭轉(zhuǎn)的角度限制最后是因?yàn)椴牧系氖Ф斐傻?,?dāng)材料發(fā)生塑性變形時(shí)無(wú)法恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。因此最后歸結(jié)為材料的抗拉強(qiáng)度跟抗剪強(qiáng)度,當(dāng)然用第四...
汽車(chē)相關(guān)零構(gòu)件抗變形的能力,梁載荷與位移成正比的比例系數(shù),汽車(chē)的扭轉(zhuǎn)剛度一般就是指汽車(chē)車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度,扭轉(zhuǎn)剛度越高表示越硬,和車(chē)型,車(chē)輛檔次,軸距,車(chē)重,最高時(shí)速,工藝有關(guān),從越野汽車(chē)大比例扭轉(zhuǎn)使用環(huán)...
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在薄壁桿件結(jié)構(gòu)約束扭轉(zhuǎn)的一致性理論前提下,以斷面的扭角φ(z),翹曲θ(z)為基本未知函數(shù),引入相應(yīng)的對(duì)偶變量,建立了矩形箱梁約束扭轉(zhuǎn)問(wèn)題的哈密頓對(duì)偶求解體系,導(dǎo)出了問(wèn)題的控制方程(哈密頓正則方程)。方程中的系統(tǒng)矩陣具有辛矩陣的特性,能方便地通過(guò)精細(xì)積分法求出高精度數(shù)值解。該方法是哈密頓力學(xué)在薄壁桿件結(jié)構(gòu)約束扭轉(zhuǎn)分析中的應(yīng)用,數(shù)學(xué)推導(dǎo)簡(jiǎn)單,且有成熟高效的數(shù)值算法,思路清晰、精度高、易于接受,對(duì)問(wèn)題的求解提供了新的思路。
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蝴蝶拱橋扁平鋼箱彎梁的約束扭轉(zhuǎn)分析——以我國(guó)首座已建成通車(chē)的蝴蝶拱橋?yàn)楸尘埃跒趼够s束扭轉(zhuǎn)的彈性薄壁梁理論及薄壁箱梁的剪力流理論,采用考慮翹曲位移自由度的空間桿系有限元分析模型,結(jié)合靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)該橋單箱多室截面的扁平鋼箱彎梁進(jìn)行...
等截面的直桿,當(dāng)外扭矩加于桿的兩端,并且端面可自由翹曲時(shí),由于各截面翹曲相同,截面上僅有剪應(yīng)力而無(wú)正應(yīng)力,稱為自由扭轉(zhuǎn)即純扭轉(zhuǎn)(圖1)。對(duì)于非等截面桿,外扭矩不加于桿端,或端面不能自由翹曲時(shí),由于橫截面的翹曲受到約束,橫截面上除剪應(yīng)力外,還將產(chǎn)生不均勻的附加正應(yīng)力,稱為約束扭轉(zhuǎn)(圖2)。此時(shí)組成桿件的每塊板會(huì)在各自的縱向平面內(nèi)彎曲。薄壁桿件受約束扭轉(zhuǎn)時(shí),橫截面上的約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力可能相當(dāng)大。橫截面呈封閉圖形(如箱形)的閉口截面薄壁桿件,當(dāng)它受約束扭轉(zhuǎn)時(shí),由于外力,以及相鄰橫截面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的剪應(yīng)力不同,橫截面的形狀還會(huì)改變,即平分壁厚的中線(周邊)會(huì)在橫截面平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形。通常把這種由于桿件受扭而引起的周邊的彎曲,稱為扭曲變形或畸變,并把組成桿的每塊板之縱截面上與此變形相應(yīng)的彎曲正應(yīng)力,稱為扭曲應(yīng)力或畸變應(yīng)力。鋼筋混凝土箱梁受扭時(shí),肋根部(接近箱梁棱邊處)出現(xiàn)的縱向裂縫往往與該處縱截面上扭曲應(yīng)力過(guò)大有關(guān)。為了降低梁體中的扭曲應(yīng)力,箱梁一般都設(shè)置有足夠剛勁的隔板或剪刀撐。至于橫截面并不封閉(如槽形)的開(kāi)口截面薄壁桿件,抗扭剛度較小,縱截面上的扭曲應(yīng)力很小,實(shí)際計(jì)算中可不予考慮。作用線不通過(guò)橫截面彎曲中心(剪切中心)的橫向外力以及一般情況下的縱向外力,也會(huì)使薄壁桿件發(fā)生約束扭轉(zhuǎn)。Z形截面直桿甚至在軸力作用下也產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)(見(jiàn)拉伸和壓縮),橫截面上的正應(yīng)力為非均勻分布,當(dāng)翼緣和腹板的尺寸成某種比例時(shí),橫截面上會(huì)同時(shí)存在拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。圖3顯示I形截面桿因端面上自相平衡的縱向力引起的約束扭轉(zhuǎn)。閉口截面薄壁桿件受橫向平面內(nèi)的外力偶作用時(shí),其約束扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與構(gòu)成該力偶之力的作用方式有關(guān),如由一對(duì)水平力構(gòu)成的外力偶和由一對(duì)豎直力構(gòu)成的外力偶,在力偶矩相等的情況下,其約束扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也不相同。公路和鐵路橋在偏心豎直荷載、風(fēng)荷載、列車(chē)搖擺力作用下,在移運(yùn)及架設(shè)過(guò)程中,以及當(dāng)墩臺(tái)有不均勻沉陷時(shí),均會(huì)產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)。由于縱向力也會(huì)引起約束扭轉(zhuǎn),開(kāi)口截面薄壁桿件受壓時(shí)往往以彎扭組合變形的形式失穩(wěn),臨界荷載會(huì)明顯地小于只考慮彎曲變形所求得的值,如彈性失穩(wěn)時(shí)的歐拉臨界力(見(jiàn)柱的基本理論);設(shè)置綴板或綴條由于可提高開(kāi)口截面薄壁桿件的抗扭剛度,從而減小扭轉(zhuǎn)變形對(duì)臨界力的影響。閉口截面薄壁桿件受壓時(shí),其臨界力受扭轉(zhuǎn)變形的影響很小。在開(kāi)口截面薄壁桿件的約束扭轉(zhuǎn)理論中,Β.З.符拉索夫采用周邊投影不變形的假設(shè),并且不考慮組成桿件的板在法向平面內(nèi)的彎曲,同時(shí)還引入了橫截面的扇性幾何性質(zhì)和橫截面上自相平衡的內(nèi)力──雙力矩。對(duì)于閉口截面薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析,自50年代起大多考慮了周邊變形,一種使用較普遍的解析解法稱為廣義坐標(biāo)法,其中引用了廣義坐標(biāo)和廣義內(nèi)力;此外也使用某些半解析法。參考書(shū)目 AtleGjelsvik,TheTheoryofThinWalledBars,JohnWiley&Sons,NewYork,1981. 奚紹中、鄭世瀛:《應(yīng)用彈性力學(xué)》,中國(guó)鐵道出版社,北京,1981。 2100433B
彈簧扭轉(zhuǎn)的時(shí)候材料是拉伸或者剪切狀態(tài)比如談到的扭轉(zhuǎn)度計(jì)算,因此這個(gè)可扭轉(zhuǎn)的角度限制最后是因?yàn)椴牧系氖Ф斐傻?,?dāng)材料發(fā)生塑性變形時(shí)無(wú)法恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。因此最后歸結(jié)為材料的抗拉強(qiáng)度跟抗剪強(qiáng)度,當(dāng)然用第四強(qiáng)度理論計(jì)算得到的Von Mises 應(yīng)力為材料可承受的最大強(qiáng)度,結(jié)合彈簧的長(zhǎng)度,便可以計(jì)算出最大允許扭轉(zhuǎn)角度.
生活是受約束的夢(mèng)。作為一個(gè)正常的成年人,我們知道現(xiàn)實(shí)不會(huì)給我們提供絕對(duì)的安全,也不會(huì)給我們提供無(wú)條件的愛(ài)。當(dāng)我們?cè)诎缪菖笥选⑴渑己透改傅炔煌巧臅r(shí)候,我們最終會(huì)懂得每一種人類(lèi)關(guān)系都是受到限制的。