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管子變形都可視為這四種基本變形的組合。
1. 拉伸(壓縮)
不銹鋼管(guan)道的(de)(de)軸(zhou)(zhou)向拉伸(shen)和壓縮表(biao)現(xian)為管(guan)道沿(yan)軸(zhou)(zhou)線(xian)方向發生伸(shen)長或縮短,是由大小(xiao)相等、方向相反、作用線(xian)與管(guan)道中心軸(zhou)(zhou)線(xian)重合的(de)(de)一對外力(li)引起的(de)(de)管(guan)子變形(xing)形(xing)式。圖9-1所示為管(guan)道軸(zhou)(zhou)向拉伸(shen)和壓縮時的(de)(de)受力(li)簡圖。
根據(ju)圣維南(nan)原理(li)可知(zhi),管子的兩端(duan)部沿(yan)截面(mian)上的力(li)不一(yi)定均勻分(fen)布(bu),但遠離端(duan)部的任一(yi)橫(heng)截面(mian)上的內力(li)是(shi)均勻分(fen)布(bu)的。
2. 剪切
不銹鋼管(guan)子的(de)剪切變形(xing)是(shi)由(you)大小相(xiang)等、方(fang)向相(xiang)反、作用(yong)線垂直于管(guan)軸且距離很近的(de)一對力引起(qi)的(de)管(guan)子變形(xing)形(xing)式。其(qi)變形(xing)特(te)點(dian)表(biao)現為受剪管(guan)子的(de)兩(liang)部(bu)分沿(yan)力的(de)作用(yong)方(fang)向發生相(xiang)對錯(cuo)動,如圖9-2所示(shi)。
與(yu)(yu)不銹鋼(gang)管道的(de)(de)拉(la)伸和壓(ya)縮相似,可(ke)以(yi)近似地認(ren)為在管子(zi)遠離端(duan)部的(de)(de)任一(yi)截面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)剪(jian)力(li)(內力(li))是沿(yan)截面(mian)(mian)均勻(yun)分(fen)布(bu)的(de)(de),且其(qi)內(剪(jian))力(li)與(yu)(yu)外力(li)大小相等、方向相反(fan),可(ke)認(ren)為其(qi)切(qie)應力(li)沿(yan)截面(mian)(mian)也均勻(yun)分(fen)布(bu)。
3. 扭轉
不銹鋼(gang)管子(zi)的(de)(de)(de)扭轉變形(xing)是由(you)大小相等、方面相反、作用(yong)面垂直于管軸的(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)力(li)矩(ju)引起的(de)(de)(de)管子(zi)變形(xing)形(xing)式。其變形(xing)特(te)點表現為管道元件的(de)(de)(de)任意兩個(ge)(ge)橫截面繞管子(zi)的(de)(de)(de)中心軸線發(fa)生相對轉動,如圖(tu)9-3所示。
根據(ju)圣維南原理可知(zhi)(zhi),在管子的(de)任(ren)一截面(mian)上的(de)內(nei)力(li)(矩)n是均(jun)勻分布的(de),且(qie)根據(ju)力(li)的(de)平衡法則可知(zhi)(zhi),
Mn也是一個矢(shi)量,且規定:按右手螺(luo)旋法則,當矢(shi)量方(fang)向與(yu)截(jie)面(mian)的外法線方(fang)向一致(zhi)時,Mn為正,反之為負。對于管子的扭轉(zhuan)變形,其應力在管子各橫截(jie)面(mian)上(shang)的分布已不再是均(jun)勻的。
4. 彎曲
這里僅研究純(chun)彎曲(qu)(qu)的(de)情(qing)況,即不銹鋼管(guan)(guan)(guan)子各橫截面(mian)上只有正(zheng)應(ying)力而(er)無(wu)切(qie)應(ying)力,管(guan)(guan)(guan)道元件(jian)中心(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)(xian)變(bian)形后為一平(ping)面(mian)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)。此時(shi)管(guan)(guan)(guan)子的(de)彎曲(qu)(qu)變(bian)形是由大小相等、方向(xiang)相反、作用(yong)面(mian)為沿管(guan)(guan)(guan)子中心(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)(xian)的(de)縱向(xiang)平(ping)面(mian)并(bing)包(bao)含軸(zhou)線(xian)(xian)(xian)在內的(de)兩個力矩引起(qi)的(de)管(guan)(guan)(guan)子變(bian)形形式。其(qi)變(bian)形特點表現(xian)為管(guan)(guan)(guan)子的(de)中心(xin)軸(zhou)線(xian)(xian)(xian)由直線(xian)(xian)(xian)變(bian)為平(ping)面(mian)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian),如圖9-4所示。
應滿足工程上(shang)規定的剛(gang)度條(tiao)件,即(ji)為工程上(shang)規定的許用撓度值)。