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工程中有些桿件受力是復(fù)雜的，其同一截面上存在多種內(nèi)力。目前，用材料力學(xué)方法進(jìn)行組合變形強(qiáng)度分析的示例中，截面上往往多為平面內(nèi)力，對(duì)于截面上作用空間的內(nèi)力(6個(gè)內(nèi)力分量)強(qiáng)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(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行分析。如在矩形薄壁管橫截面上作用六個(gè)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(dòng)的扭矩Mx、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的彎矩M7，繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)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(xiǎn)點(diǎn)的強(qiáng)度分析的研究。
用材料力學(xué)方法對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度進(jìn)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(xiǎn)截面位置，但本研究提出是在已知構(gòu)件橫截面上有六個(gè)內(nèi)力分量的情況下，如何確定其危險(xiǎn)點(diǎn)位置。這個(gè)問題的解決，可以從每個(gè)內(nèi)力單獨(dú)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(xiǎn)點(diǎn)位置。根據(jù)圖，不難計(jì)算出薄壁方管橫截面特性指標(biāo)。
通過上述分析，四點(diǎn)是平面復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，必須借助強(qiáng)度理論分別研究才能得出結(jié)論，如應(yīng)用第三強(qiáng)度理論，。四點(diǎn)強(qiáng)度條件分別為點(diǎn)強(qiáng)度條件：應(yīng)力又有剪應(yīng)力。為了進(jìn)一步確定危險(xiǎn)點(diǎn)，必須對(duì)上述8個(gè)點(diǎn)進(jìn)行逐一分析。運(yùn)用材料力學(xué)疊加原理可以解決桿件橫截面上存在多個(gè)內(nèi)力的強(qiáng)度計(jì)算問題，確定危險(xiǎn)點(diǎn)的位置。實(shí)驗(yàn)表明，橫截面危險(xiǎn)點(diǎn)確實(shí)在a,b,c,d,e,f,g,h等8個(gè)點(diǎn)之內(nèi)。通過理論分析，如上述內(nèi)力方向不變，危險(xiǎn)點(diǎn)只有5個(gè)，即b,e,f,g,h等5個(gè)點(diǎn)，其強(qiáng)度條件分別由公式表示，當(dāng)內(nèi)力發(fā)生變化時(shí)(即各內(nèi)力空間方向組合不同)，同理可找到相應(yīng)的危險(xiǎn)點(diǎn)并確定出強(qiáng)度條件。雖然工程上桿件橫截面同時(shí)出現(xiàn)六個(gè)內(nèi)力分量的機(jī)會(huì)不多，但對(duì)其進(jìn)行理論分析探討，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍有較高的實(shí)用價(jià)值。
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