提高梁强度的措施

提高梁强度的措施自学报告姓名：郑庭月学号：11253028专业：交通运输（城市轨道交通）班级：运输1104指导教师：祝瑛提高梁强度的自学报告【问题背景】由于弯曲正应力是控制梁强度的主要因素，所以玩去正应力的强度条件往往是设计梁的主要依据。根据这一条件，要提高梁的承载能力应从两方面考虑，一是合理的布局载荷，以降低最大弯矩的数值；另一方面是采用合理的截面形状，以提高W的数值，充分利用材料的性能。工程上，主要从以下几方面提高梁的强度。一、支座的合理安排和梁的载荷合理配置改善梁的受力情况，尽量降低梁内最大瓦努，实质上是减小了梁危险截面上的最大应力值，也就相对提高了梁的强度。如图1（a）所示。简支梁受均布载荷作用时，梁内最大弯矩为Mmax=ql2/8=0.125ql21（b）1（a）若将两端支座靠近，移动距离a=0.2l，则最大弯矩减小为前者的1/5，即承载能力提高4倍。再如，在情况允许的条件下，可以把较大的集中力分散成较小的力，或者改变成分布载荷。图2（a）为简支梁跨度中心作用有集中力，梁的最大弯矩为Mmax=0.25Fl。如果将集中力F分散成图2（b）所示的两个集中力，梁的最大弯矩降低为Mmax=0.125Fl。再者，如果将集中力向支座方靠近，两点最大弯矩也会相应减小很多。][maxmaxWM二、选择合理的截面形状平面玩去时，两横截面上的正应力沿着高度方向线性分布，距离中性轴越远的点，正应力越大，中性轴附近的各点正应力很小。当道中性轴最远点上的正应力达到许用用力值时，中性轴附近各点的正应力还远远小于许用应力值。因此，可以认为，横截面上中性轴附近的材料没有被充分利用。为了使这部分材料得到充分利用，应尽可能使横截面上的面积分布在距中性轴较远处，以使抗弯截面系数Wz增大。工程结构中常用的有空心截面和各种各样的薄壁截面（如工字形、槽形、箱型截面等）。增加Wz的同时，梁的横截面面积有可能增大，这意味着要增加材料的消耗。因此，合理的截面应是使横截面W/A数值尽可能大。W/A数值与截面的形状有关。以宽度为b、高度为h的矩形截面为例，当横截面竖直放置，而且载荷作用在竖直对称面内时，W/A=0.167h；当横截面横向放置时，而且载荷作用在短轴对称面内时，W/A=0.167b。如果h/b=2，则横截面竖直放置时的W/A值是横向放置时的两倍。显然，矩形截面梁竖直放置比较合理，圆环截面比圆形截面合理，槽形截面和工字形截面是更为合理的截面形式。经济合理的截面形状应当使边缘处的最大拉应力与最大压应力同时达到材料的许用值。对抗拉与抗压能力相同的材料（如钢材），应采用对称于中性轴的截面，如圆形、矩形、工字形等，这样，可使截面上下边缘处的最大拉应力和最大压应力数值相等，同时接近许用应力。对于抗拉和抗压强度不相等的材料（如铸铁），应使中性轴偏于强度较弱（受拉）的一边，使其边缘处的拉应力与；压应力同时达到许用值。对这类截面，因为因此，为充分发挥材料的强度，最合理的设计应使y1和y2之比接近于下列关系：Y1/Y2=[σt]/[σc]三、采用变截面梁或等强度梁前面讨论的梁都是等截面的，W=常数，但梁在各截面上的弯矩却随截面的位置而变化。对于等弯矩梁来说，只有在弯矩为最大值Mmax的截面上，最大应力才有可能接近许用应力。其余各截面上弯矩较小，应力与就较低，材料没有充分利用。为了节约材料，减轻自重，可改变截面尺寸，是抗弯截面系数随弯矩而变化。在弯矩较大处采用较大截面，而在弯矩较小处采用较小截面，这种截面沿轴线变化的梁，成为变截面梁。变截面梁的正应力计算仍可近似地用等截面梁的公式。如果变截面梁各横截面上的最大正应力都相等，且都等于许用应力，就称为等强度梁。设梁在任一截面上的弯矩为M（x），而截面的抗弯截面系数为W（x），根据等强度梁的要求，所有横截面的最大正应力为=[σ]1、矩形截面等强度梁截面宽度的设计2、矩形截面等强度梁截面高度的设计如图所示，若矩形截面等强度梁的截面宽度b为常数，而高度h为x的函数，即h=h(X)。根据工程实际的要求，可把梁做成如上图所示的“鱼腹梁”。还有机械上常用的叠板弹簧，如下图所示，就是利用等强度梁的概念制造的。四、综合举例例：某15吨振动台，初步设计方案的特点：（1）上下振动框重叠（2）上下振动框为等截空心矩形截面（3）上下框自重9吨