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任意横截面几何特征值计算:简明设计指南

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:在考虑与横截面应力载荷分析直接相关的问题时,必须要考察任意横截面的几何特征值。在图11-2所示的型材横截面例子中,应当给出一个可能的解决方法。基本的考虑是,用长度为Δsi和厚度为Δti的矩形单元将横截面进行分割。这些矩形单元的位置由回转坐标si和场坐标yi、zi给出。根据以上假设,可得出在k单元给出的近似横截面的面积为图11-2 横截面上几何特征值的确定由此,可确定重心坐标,并列出如下重心公式:另外,还可求解面积惯性矩。

任意横截面几何特征值计算:简明设计指南

在考虑与横截面应力载荷分析直接相关的问题时,必须要考察任意横截面的几何特征值。由于这一问题首次在本章节中出现,为此,须先在过去的章节基础上给出一些前提条件(静态力矩、剪切中心)的定义。

在图11-2所示的型材横截面例子中,应当给出一个可能的解决方法。基本的考虑是,用长度为Δsi和厚度为Δti的矩形单元将横截面进行分割。这些矩形单元的位置由回转坐标si和场坐标yizi给出。

根据以上假设,可得出在k单元给出的近似横截面的面积为

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图11-2 横截面上几何特征值的确定

由此,可确定重心坐标,并列出如下重心公式:

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另外,还可求解面积惯性矩。对于这里推导出的方法,首先要求进行先期的考察。为此,可以由两个广义函数fs)、gs)得出,在积分区域s=sis=sisi之间是线性的。为了有效表示函数,可规定如下:

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由此,在极限范围内,可通过如下的线性近似得出:

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对于后面必要的对面积惯性矩的积分,利用现有的函数可有如下积分:

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照此方式,可给出矩形单元的面积惯性矩为

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相应地有:

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相加后,可得出总惯性矩为

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采用同样的方法,可求出静态力矩为

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因此,可进一步求出剪切中心的位置为

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由于有算法,很容易对上面的方法进行编程。根据这些方法,可以评估任意几何形状的型材。

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