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工程中有些桿件受力是復雜的，其同一截面上存在多種內(nèi)力。目前，用材料力學方法進行組合變形強度分析的示例中，截面上往往多為平面內(nèi)力，對于截面上作用空間的內(nèi)力(6個內(nèi)力分量)強度分析沒有更廣泛研究。為了確保桿件在多力作用下工作安全可靠，須對其強度進行分析。如在矩形薄壁管橫截面上作用六個內(nèi)力分量見圖，即沿，軸方向的軸力Fx,y軸方向的剪力F7，軸方向的剪力FZ繞，軸轉(zhuǎn)動的扭矩Mx、繞y軸轉(zhuǎn)動的彎矩M7，繞軸轉(zhuǎn)動的彎矩MZ，橫截面尺寸見圖。為此，本研究要解決的主要問題是，矩形薄壁管橫截面上在六個內(nèi)力分量作用下的應(yīng)力分布規(guī)律、應(yīng)力狀態(tài)、危險點的強度分析的研究。
用材料力學方法對構(gòu)件強度進行分析，首先由外力分析確定構(gòu)件變形形式，其次由內(nèi)力分析確定危險截面位置，但本研究提出是在已知構(gòu)件橫截面上有六個內(nèi)力分量的情況下，如何確定其危險點位置。這個問題的解決，可以從每個內(nèi)力單獨作用引起應(yīng)力分布規(guī)律來研究，再通過應(yīng)力疊加原理確定危險點位置。根據(jù)圖，不難計算出薄壁方管橫截面特性指標。
通過上述分析，四點是平面復雜應(yīng)力狀態(tài)，必須借助強度理論分別研究才能得出結(jié)論，如應(yīng)用第三強度理論，。四點強度條件分別為點強度條件：應(yīng)力又有剪應(yīng)力。為了進一步確定危險點，必須對上述8個點進行逐一分析。運用材料力學疊加原理可以解決桿件橫截面上存在多個內(nèi)力的強度計算問題，確定危險點的位置。實驗表明，橫截面危險點確實在a,b,c,d,e,f,g,h等8個點之內(nèi)。通過理論分析，如上述內(nèi)力方向不變，危險點只有5個，即b,e,f,g,h等5個點，其強度條件分別由公式表示，當內(nèi)力發(fā)生變化時(即各內(nèi)力空間方向組合不同)，同理可找到相應(yīng)的危險點并確定出強度條件。雖然工程上桿件橫截面同時出現(xiàn)六個內(nèi)力分量的機會不多，但對其進行理論分析探討，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍有較高的實用價值。
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