构造单元与壁厚关系研究

真实的支承结构是一个在外力作用下、有一定支承的、由不同单一构造单元组合而成的结构。在绝大多数情况下，这样的结构无法只通过计算来完成，而是必须要加以理想化。理想化的单元为杆、梁、盘、板和壳，这些单元的弹性理论行为易于描述。借助这些单元可以建立一个支承结构模型。解法就是求解模型，模型越好，就越接近于真实的几何形状、支座与载荷。由于模型只是近似地反映了真实的状况，因此必须对解决方案可能产生的偏差有清晰的了解。

结构的模型分为三类，即杆支承结构（框架支承结构）、平面支承结构和空间支承结构。

●杆类构造单元的特征是：长度恒大于横截面尺寸，如图8-1所示。当载荷沿轴向作用时，称其为纵向刚性杆；如果还有垂直于轴向的力和力矩作用时，称其为抗弯梁。

图8-1 作用在纯杆与梁上的力

在轻量化设计中，主要采用的是薄壁、开口的型材和薄壁闭口的型材。薄壁化的标识为：与其他横截面尺寸相比相对小的壁厚t：

●平面支承结构（图8-2）由壁厚t小于其他尺寸的构造单元组成。如果平面支承结构的中心平面是平坦的，而所有的力也都平行施加于这一中心平面，这样的构造单元可称之为盘。如果受力垂直于中心平面，或者单元在边缘处承受力矩，则称之为板。(www.xing528.com)

图8-2 盘与板所受的力

●如果平面支承结构由简单弯曲或者双重弯曲的构造单元（图8-3）组成，可称之为壳。壳可在中心处同时承受平行力和垂直力。在与内力相关的情形下，壳力是盘受力与板受力的叠加。

图8-3 壳（盘与板）上所受的力

●空间支承结构则是一个由不同的杆和梁组合而成的设计结构，在三个空间方向上有同样的数量级，通常采用刚性的节点连接。