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鋼(gang)管子變形都可視為這四種基本變形的組合。
1. 拉伸(壓縮)
不銹鋼管(guan)道的軸向(xiang)拉伸(shen)和壓縮(suo)表現為管(guan)道沿軸線方向(xiang)發生(sheng)伸(shen)長(chang)或縮(suo)短,是由大小相等(deng)、方向(xiang)相反、作用線與管(guan)道中心軸線重合(he)的一對外力(li)引起的管(guan)子變(bian)形(xing)形(xing)式。圖(tu)9-1所示為管(guan)道軸向(xiang)拉伸(shen)和壓縮(suo)時的受力(li)簡圖(tu)。
根據圣維南(nan)原理可知,管子的(de)兩端部(bu)沿(yan)截面上的(de)力不(bu)一定均勻分布(bu),但遠離端部(bu)的(de)任一橫截面上的(de)內力是(shi)均勻分布(bu)的(de)。
2. 剪切
不銹鋼管子的剪切變(bian)形(xing)是(shi)由(you)大小(xiao)相等、方(fang)向(xiang)相反(fan)、作(zuo)用(yong)線(xian)垂直(zhi)于管軸且(qie)距(ju)離很近的一對力(li)引(yin)起的管子變(bian)形(xing)形(xing)式(shi)。其變(bian)形(xing)特點(dian)表現為受剪管子的兩部分沿力(li)的作(zuo)用(yong)方(fang)向(xiang)發生相對錯動,如圖9-2所示。
與不銹鋼(gang)管(guan)道(dao)的(de)拉伸(shen)和壓縮相似(si),可以(yi)近似(si)地(di)認(ren)為(wei)在(zai)管(guan)子遠離端部的(de)任(ren)一截面(mian)上的(de)剪(jian)力(li)(li)(內(nei)力(li)(li))是沿(yan)截面(mian)均(jun)勻分(fen)布(bu)的(de),且其(qi)內(nei)(剪(jian))力(li)(li)與外力(li)(li)大小相等、方向相反(fan),可認(ren)為(wei)其(qi)切應力(li)(li)沿(yan)截面(mian)也(ye)均(jun)勻分(fen)布(bu)。
3. 扭(niu)轉
不銹鋼管(guan)(guan)(guan)子的扭(niu)轉變(bian)形(xing)是由大小相等、方(fang)面相反、作用面垂直(zhi)于管(guan)(guan)(guan)軸的兩個力矩引起的管(guan)(guan)(guan)子變(bian)形(xing)形(xing)式。其(qi)變(bian)形(xing)特點表(biao)現為管(guan)(guan)(guan)道元件的任意兩個橫截(jie)面繞管(guan)(guan)(guan)子的中心軸線發生相對轉動,如圖9-3所示。
根(gen)據(ju)圣(sheng)維南(nan)原理可(ke)知(zhi),在管(guan)子的任一截(jie)面上的內(nei)力(矩)n是均勻分(fen)布的,且根(gen)據(ju)力的平衡法則可(ke)知(zhi),
Mn也(ye)是一個(ge)矢量,且規定:按右手螺旋法則,當矢量方向與(yu)截面(mian)的(de)外法線方向一致時(shi),Mn為正,反之為負(fu)。對于管子(zi)的(de)扭轉變形,其應(ying)力在管子(zi)各(ge)橫(heng)截面(mian)上的(de)分布已不再是均勻的(de)。
4. 彎曲
這里僅研究(jiu)純(chun)彎(wan)曲的(de)情況,即不銹鋼管(guan)(guan)子(zi)各橫截面(mian)上只(zhi)有正應力(li)而無切應力(li),管(guan)(guan)道元件(jian)中心軸(zhou)(zhou)線(xian)(xian)(xian)(xian)變(bian)形后為(wei)(wei)一平(ping)面(mian)曲線(xian)(xian)(xian)(xian)。此(ci)時管(guan)(guan)子(zi)的(de)彎(wan)曲變(bian)形是由大小相(xiang)等、方(fang)向(xiang)相(xiang)反、作用面(mian)為(wei)(wei)沿管(guan)(guan)子(zi)中心軸(zhou)(zhou)線(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)縱向(xiang)平(ping)面(mian)并包含軸(zhou)(zhou)線(xian)(xian)(xian)(xian)在內的(de)兩(liang)個力(li)矩引起的(de)管(guan)(guan)子(zi)變(bian)形形式。其變(bian)形特(te)點表現為(wei)(wei)管(guan)(guan)子(zi)的(de)中心軸(zhou)(zhou)線(xian)(xian)(xian)(xian)由直線(xian)(xian)(xian)(xian)變(bian)為(wei)(wei)平(ping)面(mian)曲線(xian)(xian)(xian)(xian),如(ru)圖(tu)9-4所(suo)示。
應(ying)滿足工程(cheng)上(shang)規(gui)定的剛度條(tiao)件(jian),即為(wei)工程(cheng)上(shang)規(gui)定的許用撓度值(zhi))。