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弯曲构件的变形:应变分析
20.17
考虑一个横截面关于 y 轴对称的曲杆构件。其上、下表面与 xy 平面相交,形成的交线为以点 C 为圆心的圆弧。
若两个大小相等、方向相反的力偶作用于构件的对称平面内,则该截面圆弧的曲率增大,新的曲率中心为 C'。
施加的力偶还会导致构件上表面长度缩短,下表面长度增加,这意味着存在一个长度保持不变的表面,称为中性轴。
位于中性面以上距离为 y 处的弧 V' W' 的变形,表现为该弧长的变化。
利用几何学,变形可以用中性表面的曲率半径来表示。
应变由变形量除以其原始长度得到,这表明应变沿中性面的距离 y 呈非线性变化。
弯曲构件(例如梁或拱)在弯矩作用下的变形力学通常会涉及到复杂的响应。当一个以点 C 为中心的圆弧段、关于 y 轴对称的构件受到相等且相反的力时,其曲率和表面的长度会发生显著变化。这种变化将会导致曲率中心从 C 点移至 C',从而使曲线更紧凑。
对此类构件进行弯曲分析的重要部分是中性轴的概念,这是材料…