不銹鋼管道元件變形的基本形式有拉伸(壓縮)、剪切、扭轉和彎曲共四種,受多種荷載作用的不銹鋼(gang)管子變形都可視為這四種基本變形的組合。
1. 拉(la)伸(壓縮)
不銹鋼管(guan)(guan)道(dao)的軸向拉伸(shen)和(he)壓(ya)縮表現為管(guan)(guan)道(dao)沿軸線(xian)方向發(fa)生伸(shen)長或縮短,是(shi)由大小相等、方向相反、作用線(xian)與管(guan)(guan)道(dao)中心軸線(xian)重合的一對外(wai)力引起的管(guan)(guan)子變(bian)形(xing)形(xing)式。圖9-1所(suo)示(shi)為管(guan)(guan)道(dao)軸向拉伸(shen)和(he)壓(ya)縮時的受(shou)力簡圖。
根(gen)據圣(sheng)維南原理可知,管(guan)子(zi)的兩端部(bu)沿截面上的力(li)不一(yi)定(ding)均(jun)勻(yun)分布(bu),但遠離端部(bu)的任一(yi)橫截面上的內力(li)是均(jun)勻(yun)分布(bu)的。
2. 剪切
不銹鋼管(guan)子(zi)的(de)(de)(de)剪切變(bian)形(xing)是由大小相等、方(fang)向相反(fan)、作用線垂直于管(guan)軸且距離(li)很近(jin)的(de)(de)(de)一對力引起的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)變(bian)形(xing)形(xing)式(shi)。其變(bian)形(xing)特點(dian)表現為受剪管(guan)子(zi)的(de)(de)(de)兩部分沿(yan)力的(de)(de)(de)作用方(fang)向發生相對錯動,如圖9-2所示。
與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼管道的拉伸和壓縮相似(si),可以(yi)近(jin)似(si)地(di)認為(wei)在管子(zi)遠離端部的任一(yi)截(jie)面上的剪力(li)(內(nei)力(li))是沿截(jie)面均(jun)勻(yun)分布(bu)的,且其內(nei)(剪)力(li)與(yu)外力(li)大小相等、方(fang)向相反,可認為(wei)其切應力(li)沿截(jie)面也均(jun)勻(yun)分布(bu)。
3. 扭轉(zhuan)
不銹鋼管子(zi)的(de)(de)扭轉變(bian)(bian)形是由大小相等、方面相反、作用(yong)面垂直于(yu)管軸的(de)(de)兩個力矩引起的(de)(de)管子(zi)變(bian)(bian)形形式。其變(bian)(bian)形特點表現為管道元件的(de)(de)任意兩個橫截面繞管子(zi)的(de)(de)中心軸線發生(sheng)相對轉動,如圖9-3所示(shi)。
根(gen)據圣維南原(yuan)理(li)可知(zhi),在管(guan)子的(de)任一截面上的(de)內(nei)力(li)(矩)n是均勻分布(bu)的(de),且根(gen)據力(li)的(de)平衡法(fa)則可知(zhi),
Mn也(ye)是一個矢量,且規定:按右手螺旋法(fa)則,當矢量方向與截面的(de)外法(fa)線方向一致時,Mn為(wei)正,反(fan)之為(wei)負。對于管子(zi)的(de)扭轉(zhuan)變形,其應力在管子(zi)各橫(heng)截面上的(de)分布已不再是均勻的(de)。
4. 彎曲
這里僅研(yan)究純彎曲(qu)的情(qing)況,即不銹鋼管(guan)子(zi)各橫截面(mian)上只有正應(ying)(ying)力而(er)無(wu)切應(ying)(ying)力,管(guan)道元件(jian)中心(xin)(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)變(bian)形(xing)(xing)后為(wei)(wei)一(yi)平面(mian)曲(qu)線(xian)(xian)。此時管(guan)子(zi)的彎曲(qu)變(bian)形(xing)(xing)是由大小相等、方向相反(fan)、作(zuo)用面(mian)為(wei)(wei)沿管(guan)子(zi)中心(xin)(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)的縱向平面(mian)并(bing)包含軸(zhou)線(xian)(xian)在內(nei)的兩個力矩(ju)引起(qi)的管(guan)子(zi)變(bian)形(xing)(xing)形(xing)(xing)式。其變(bian)形(xing)(xing)特(te)點(dian)表現為(wei)(wei)管(guan)子(zi)的中心(xin)(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)由直線(xian)(xian)變(bian)為(wei)(wei)平面(mian)曲(qu)線(xian)(xian),如圖9-4所(suo)示。
應滿足(zu)工程(cheng)(cheng)上規(gui)定的剛度條件,即(ji)為(wei)工程(cheng)(cheng)上規(gui)定的許用撓(nao)度值)。