不銹鋼管道元件變形的基本形式有拉伸(壓縮)、剪切、扭轉和彎曲共四種,受多種荷載作用的不銹(xiu)鋼管(guan)子變形都可視為這四種基本變形的組合。
1. 拉伸(壓(ya)縮)
不銹鋼管(guan)道的(de)軸向拉(la)伸和壓縮(suo)(suo)(suo)表現為(wei)管(guan)道沿軸線(xian)方向發(fa)生(sheng)伸長(chang)或縮(suo)(suo)(suo)短,是由大小相等、方向相反、作用線(xian)與管(guan)道中心軸線(xian)重合的(de)一對外力(li)引起的(de)管(guan)子變(bian)形形式。圖(tu)9-1所示(shi)為(wei)管(guan)道軸向拉(la)伸和壓縮(suo)(suo)(suo)時的(de)受力(li)簡圖(tu)。
根據圣(sheng)維南原理(li)可知,管子的兩端部(bu)沿截面(mian)上的力不一定均(jun)勻(yun)分布,但遠離端部(bu)的任(ren)一橫截面(mian)上的內力是(shi)均(jun)勻(yun)分布的。
2. 剪切
不銹(xiu)鋼管子(zi)的剪(jian)切變形(xing)是由大小相(xiang)等、方向(xiang)相(xiang)反、作(zuo)用線垂(chui)直于管軸(zhou)且(qie)距離很近(jin)的一對力引起(qi)的管子(zi)變形(xing)形(xing)式。其(qi)變形(xing)特點表現(xian)為受剪(jian)管子(zi)的兩部分沿力的作(zuo)用方向(xiang)發生相(xiang)對錯(cuo)動,如圖9-2所示。
與(yu)不銹鋼(gang)管(guan)道的(de)(de)拉伸和壓縮相似(si),可以近似(si)地認(ren)為在管(guan)子遠離端部的(de)(de)任一截(jie)(jie)面上的(de)(de)剪力(li)(li)(內力(li)(li))是(shi)沿截(jie)(jie)面均勻分(fen)布(bu)的(de)(de),且其(qi)內(剪)力(li)(li)與(yu)外力(li)(li)大小(xiao)相等、方向相反(fan),可認(ren)為其(qi)切應(ying)力(li)(li)沿截(jie)(jie)面也均勻分(fen)布(bu)。
3. 扭轉
不銹鋼管子的(de)(de)(de)扭轉(zhuan)(zhuan)變(bian)形是由大小相等、方面相反、作用面垂直于管軸的(de)(de)(de)兩個力(li)矩引起的(de)(de)(de)管子變(bian)形形式。其變(bian)形特點表現(xian)為(wei)管道元件的(de)(de)(de)任(ren)意兩個橫(heng)截(jie)面繞(rao)管子的(de)(de)(de)中心(xin)軸線發生相對轉(zhuan)(zhuan)動,如圖(tu)9-3所(suo)示。
根據(ju)圣(sheng)維南原理可(ke)知,在管子的(de)任(ren)一截面上的(de)內力(矩)n是均勻分(fen)布的(de),且根據(ju)力的(de)平衡(heng)法則可(ke)知,
Mn也是一個矢量,且規定:按右手螺旋法則(ze),當矢量方向與(yu)截面(mian)的(de)外法線方向一致時,Mn為正,反之為負。對于管(guan)子的(de)扭轉變形,其應力在(zai)管(guan)子各橫截面(mian)上(shang)的(de)分布已(yi)不再是均勻(yun)的(de)。
4. 彎曲
這里僅研究純(chun)彎曲(qu)的情況(kuang),即不銹(xiu)鋼管子各(ge)橫截面(mian)(mian)上只(zhi)有正(zheng)應力(li)(li)而無切應力(li)(li),管道(dao)元件中心(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)變(bian)形(xing)(xing)后(hou)為(wei)一平面(mian)(mian)曲(qu)線(xian)(xian)。此(ci)時管子的彎曲(qu)變(bian)形(xing)(xing)是由(you)大(da)小(xiao)相(xiang)等、方向相(xiang)反、作用面(mian)(mian)為(wei)沿管子中心(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)的縱(zong)向平面(mian)(mian)并包含軸(zhou)線(xian)(xian)在內的兩(liang)個力(li)(li)矩引起的管子變(bian)形(xing)(xing)形(xing)(xing)式。其變(bian)形(xing)(xing)特(te)點表現為(wei)管子的中心(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)由(you)直(zhi)線(xian)(xian)變(bian)為(wei)平面(mian)(mian)曲(qu)線(xian)(xian),如(ru)圖(tu)9-4所(suo)示(shi)。
應滿足工程上規(gui)定(ding)的(de)剛度條(tiao)件,即為(wei)工程上規(gui)定(ding)的(de)許用撓度值)。