抗剪壁桁梁型材的应力载荷模型与多样性

为了解释抗剪壁桁梁型材的原理，图12-1中展示了从一个从相对实心的型材到组合式抗剪壁桁梁型材的过渡情形。图中所示的抗剪壁桁梁型材由两个凸缘和一个腹板组成。在相同的支承力下，这一结构通常要轻得多。

图12-1 力的作用与应力分布

a）挤压（辊轧）型材 b）焊接式抗剪壁桁梁型材 c）辊式嵌合型材（DAVEX）

如今，各种不同形状（I、U或者L形）的抗剪壁桁梁型材得到了广泛的应用，如载货汽车拖车的下框架。当采用辊式嵌合作为连接技术时，甚至可以使用不同的材料。图12-2中展示了生产DAVEX®型材的技术：将边缘成型的腹板插入凸缘上滚压出的键槽中，然后在两边进行辊轧。通过凹槽可使材料相互压轧，从而形成牢固的连接，这种结构可以承受很高的拉应力与切应力。

图12-2 DAVEX®型材的制造（来源：Thyssen-Krupp）

作为补充，图12-3中展示了型材的一些变种，从中可以看出这种构造形式的多样性。

图12-3 辊式嵌合型材形式的多样性（来源：Thyssen-Krupp）

这类型材通常承受的载荷为剪力弯曲（F_z≡Q_z），通过拉/压施加在窄条上以及通过剪力施加在腹板上。根据对剪切的关系：

(www.xing528.com)

其中

可得到：

对于弯曲有：

其中

其中，A_m为承载的横截面（窄条+共同承载的腹板）。由此可得出弯曲应力为

下面要特别讨论剪切力流的作用。