所谓合理截面形状是指用较少材料获得最大的Wz值。
由Wz=Iz/ymax知,一般情况下,Wz与截面高度的平方成正比,所以要增加Wz,就应尽可能地增加截面的高度。此外,从正应力分布情况来看,梁横截面上距中性轴最远各点处分别有σlmax和σymax。为了充分发挥材料的力学性能,应使它们同时达到相应的许用应力值。合理截面形状就是根据上述分析确定的,于是:
①当截面面积和形状相同时,采用合理的放置方式。如图10.26所示矩形截面梁,竖放时Wz(b)与横放时Wz(c)之比为
显然,就静载作用下梁的强度而言,矩形截面梁竖放比平放合理。
②对截面面积相同而形状不同的截面,可用W/A的值来衡量截面形状的合理性。W/A的值越大,说明在消耗材料相同的情况下,抵抗弯曲破坏的能力越大,截面形状就越合理。例如:
高为h宽为b的矩形截面
图10.26
直径为h的圆形截面
(www.xing528.com)
高为h的槽形及工字钢截面
三者相比,工字形和槽形截面最合理,矩形截面次之,圆形截面最差。这一结论也可从正应力的分布规律得到解释:当距中性轴最远点处应力达到相应许用应力时,中性轴上或附近的应力分别为零或较小,这部分材料没有充分发挥作用。故应把这部分材料移至远离中性轴的位置。工字形截面符合这一要求,而圆形截面的材料比较集中在中性轴附近,所以圆形截面的合理性较工字形截面差些。
一般情况下,在截面面积相同的情况下,截面高度较大,靠近中性轴附近的截面宽度较小,截面就较合理。
③截面形状应与材料的力学性能相适应。对于用抗拉和抗压强度相同的塑性材料制成的梁,宜选用对称于中性轴的截面,如工字形、矩形、圆形和圆环形截面。
对于由脆性材料制成的梁,由于抗拉强度小于抗压强度,宜采用中性轴不是对称轴的截面,且应使中性轴靠近材料强度较低的一侧,如铸铁等脆性材料制成的梁常采用T形、非对称的工字形和箱形截面(图10.27),并应使y2和y1之比等于或接近于[σy]与[σl]之比,即
木梁材料的拉、压强度不同,但根据制造工艺的要求仍采用矩形截面。
总之,在选择梁的截面形状时应综合考虑横截面的应力分布情况、材料的力学性能及梁的使用条件及制造工艺等。
图10.27
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
