轻量化设计：闭口对称型材计算与结构构件

在型材设计中，经常会采用薄壁箱形横截面。图9-8显示了两种最常用的回转结构形式。如果从对称轴上的回转坐标s出发，则该回转坐标同时也是剪切力流从零开始增长的位置。与此相对应，在剪切力作用下的应力载荷分析中，箱形型材可分成两个U形型材。与图9-6相比较可以确定，考虑到剪切力流变化过程，在凸缘上存在镜像般的相等的比例关系。进一步考虑，由于剪切力Q_z通常分布在型材的两个侧面上，对应于式（9.18），可得出剪切力流为

图9-8 剪切力弯曲作用下薄壁闭口型材的力流[WIE 96a]

a）矩形管 b）侧壁很薄的矩形管 c）圆管

这一力流应当重新与外剪切力保持平衡。

如果将侧壁变为薄腹板，则如前所述，对于抗剪壁桁梁型材来说，则可将在侧壁中的法向力流假设为零，据此可得出剪切力流为：

在管横截面中，也存在类似于薄壁箱形型材的比例关系。

对于半圆管，适用于不完全静态力矩：(www.xing528.com)

与从属的面积惯性矩[见方程式（10.9）]：

考虑到在方向公约的“二等分剪切力”，则对于沿管壁的剪切力流变化过程有：

即由式（9.4）的关系，可导出法向力流为

从得到的变化过程中，可看出弯曲问题的典型分布情形。

如果考虑到壁厚下的边界过渡，可得到图中所示的由两个腹板和两个弦杆组成的分割的管（抗剪壁桁梁型材）。从力的变化过程中，可得出分割的承载图，图中实心弦杆承担法向力流，板则承担剪切力流。由此可见，在对称闭口型材中，剪切中心恒定位于对称轴上。