【机械工程】提高弯曲梁强度的措施.pptx

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Mechanics of Materials
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台风战斗机
Mechanics of Materials
五、其他方法
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主应力迹线
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弯起钢筋布置
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预应力钢筋
以上的措施仅仅考虑提高梁的强度方面，事实上，梁的合
合理性与经济性
Wz A 12/29/2020
-------越大，截面越合理
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常见截面的Wz/A值比较: 18
h
b
h
0.167h
0.125h
d h
d=0.8h
0.205h
h
h
(0.27~0.31)h (0.29~0.31)h
从表中可以看出，材料远离中性轴的截面较经济合理。
南京长江二桥 （斜拉桥，628米）
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悬索桥示意图
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江阴长江大桥 （悬索桥，1385米）
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美国金门大桥 （悬索桥，1280米）
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2
※提高梁强 度的措施
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▲
提
高
梁
强
度
的
实
际
意
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义
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▲ 实际应用
问题
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两侦察兵体重均为800 N，等截面窄跳板， 允许最大弯矩[M]=600 N·m 问：如何安全过沟？
B
0.2l
x
ql 2
50
工程实例：
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门式起重机的大梁
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锅炉筒体
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多支座梁
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斜拉桥示意图
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M max Wz
[]
1、合理安排梁的受力情况
P P
A
BA
B
l/2 l
a
l/2
l
M
Pl/4
M
Pa/2
x
x
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q
9
2、合理安排 梁的支座
A M
B ql2/8
x q
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A
0.2l
M
0.6l
ql 2 40
ql 2 Mecha5n0ics of Materials
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二、提高抗弯截面系数
选用合理的截面形状
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各种不M同echa横nics截of 面Mate形rial状s 的梁
在截面积A相同的情况下，抗弯截17 面系数W z越大，梁的承载 能力越高。
1）矩形截面梁的横放与竖放
Zc
h
Zc
h
b
b
Wz
Iz h/2
1 bh2 6
2）截面形状不同时，用Wz/A来恒量截面的
工程中的吊车梁、桥梁常采用工字形、槽形或箱形截面， 房屋建筑中的楼板采用空心圆孔板，道理就在于此。
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3）拉压性能不一的材料如铸铁，宜用不对称的截面，使中
性轴靠近拉的一侧
Zc
h2
Zc
h1
Zc
三、设计梁的合理造型
1、变截面梁
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2、等强度梁
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阶梯梁 （工艺上简化）
渔腹梁
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◆实例：
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日本岩大桥 雨蓬梁板 Mechanics of Materials
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变截面梁
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朱德的扁担
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▲实心截面梁正应力与切应力比较
max
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
FP l Wz
FP l
max
FP Szmax bI max
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▲实心截面梁正应力与切应力比较
半径 d
宽为b、高为h
max 6(l / d ) max
1) b不变，Mec中han间icshof加Ma大terials
P A
l/2 l
M
Pl/4
20
B
x
x
2) h 不变，中间b随x与弯矩M（x）同规律变化，如上图
3) b 不变，中间h 随x与弯矩 M（x）规律变化，如 右图摇臂钻床的摇臂。
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2、中性层与中性轴
3、Iz与Wz 、Sz* 5、等强度梁的概念
4、梁的合理截面
二、基本公式
1.
2.
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y
My Iz
FS
S
z
bI z
max
M Wz
S
z
yc A
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3、I z 与Wz
1）矩形截面
Iz
1 12
bh3
Wz
1 6
bh2
2）圆形截面
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台风战斗机
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海鸥
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松树
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四、提高材料的力学性能
构件选用何种材料，应综合考虑安全、经济等因素。近年 来低合金钢生产发展迅速，如16Mn钢、15MnTi钢等。这些 低合金钢的生产工艺和成本与普通钢相近，但强度高、韧性 好。南京长江大桥广泛采用了16Mn钢，与低碳钢相比节约 了15%的钢材。铸铁抗拉强度较低，但价格低廉。铸铁经球 化处理成为球墨铸铁后，提高了强度极限和塑性性能。不少 工厂用球墨铸铁代替钢材制造曲轴和齿轮，取得了较好的经 济效益。
max 4(l / d ) max
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◆ 控制细长梁强度的因素
正应力强度条件：
max
M max Wz
[]
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▲提高弯曲梁强度的措施
正应力强度条件： 一、减少弯矩值
max
理使用应综合考虑强度与刚度、稳定性等问题。
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六、一个例子
枕木——增加支承； 工字钢——合理的截面形状； 优质钢材——提高材料的力学性能；
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本章小结
一、基本概念
1、纯弯曲与横力弯曲