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彎曲應(yīng)力的介紹
在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域,“彎曲應(yīng)力"是個很重要也很基礎(chǔ)的概念。彎曲應(yīng)力常常伴隨構(gòu)件受彎的時候產(chǎn)生,構(gòu)件受彎會導(dǎo)致截面中性軸一側(cè)受拉、一側(cè)受壓,對應(yīng)的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力也被叫做彎曲拉應(yīng)力、彎曲壓應(yīng)力。正確理解彎曲應(yīng)力,有助于工程師設(shè)計安全的產(chǎn)品,并優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
什么是彎曲應(yīng)力?
如上所說,彎曲應(yīng)力產(chǎn)自于受彎構(gòu)件。可以說凡是承受彎矩的構(gòu)件都會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。彎曲應(yīng)力本質(zhì)上是描述構(gòu)件在彎矩作用下構(gòu)件截面應(yīng)力分布的一種表達方式,也是描述構(gòu)件抵抗彎矩的一種能力。
拿矩形梁受到正彎矩為例,矩形截面中性軸上側(cè)區(qū)域受到壓應(yīng)力,且應(yīng)力大小自中性軸從0開始線性增大,中性軸下側(cè)區(qū)域受到拉應(yīng)力,且應(yīng)力大小自中性軸從0開始線性增大。之所以說“線性"是因為彈性工作階段是分析彎曲應(yīng)力的前提之一。
彎曲應(yīng)力的計算
彎曲應(yīng)力本質(zhì)上還是拉/壓應(yīng)力,差別只是在于這種拉/壓應(yīng)力是構(gòu)件受彎情況下的應(yīng)力,而且是拉/壓應(yīng)力共存的一種應(yīng)力形態(tài)。
在產(chǎn)品設(shè)計過程中,可以根據(jù)材料的允許彎曲強度和預(yù)設(shè)產(chǎn)品截面尺寸確定產(chǎn)品的抗彎能力,其中材料的允許彎曲強度通常可以取屈服強度的60%(美國標準)。
此外,要注意的是不同材料承受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力能力不同,驗算產(chǎn)品承載力側(cè)重點也不一樣。
比如混凝土的抗壓強度遠大于抗拉強度,在受彎分析時,其抗拉能力起控制作用(通過布置鋼筋承擔(dān)拉力的情況在所不問),重點應(yīng)分析強度相對較弱的抗拉強度。