定义可变形部件——软管
在这个例子当中我们要实现软管装配后变弯，软管的规格不改变。这样做的好处是当图中有N根规格相同但弯曲变形程度不同的软管时，我们只需要化一根软管。通过这个例子的讲解，我们可以把它应用于弹簧的变形装配。
一．零件的建立过程
1.首先新建文档，建立一个扫描实体，实体尺寸自定，效果图如图1所示。模型树如图2所示，其中最后一步是把实体定义为可变形部件。
图1
图2
2.定义可变形部件的过程如下：
a.选择命令，如图3所示
图3
b.系统弹出对话框，第一步定义可变形部件的名称，默认即可
c.选择部件中要实现变形的特征，此处选择“sweep”特征，然后点击“下一步”
d.定义特征的可变形参数，此处不做任何改动，直接点击“下一步”。
e.定义参考尺寸，此处不做任何改动，直接点击“下一步”。
f.“汇总”栏显示设定的所有信息，这时已经设定完毕，直接单击“精加工”(软件翻译缺
陷，应译为完成)
二．可变形部件的装配过程：
1.新建一个文档，然后绘制一条弧线，不用标注任何尺寸，其效果图如图4所示。
图4
2.选择命令装入已经存在的零件，如图5所示。
图4
3.以“绝对”方式装入零件，然后点击“确定”，如图6所示。
图6
4.确定零件装入的位置，其设定如图7所示，实行原点对原点装配。
图7
5.系统自定加载零件，并弹出一对话框，如图8所示
图8
6.鼠标左键点击选取弧线，选择完毕后可以看到对话框自定更新，然后点击“确定”，如图9所示
图9
7.此时可看到软件发生了变形，其效果图如下所示。
5.5.3钢结构安装过程中的变形分析控制 5.5.3.1施工步骤的划分 根据施工总进度计划及主体结构施工方案，我们将整个施工过程划分为25个步骤来进行施工模拟分析，以每3层作为一个施工步骤，核心筒施工进度超前外筒约16m标高，具体如下表所示。 5.5.3.2．计算内容 计算各施工阶段结构变形的变化和发展过程。 5.5.3.3．算法及荷载概述 根据施工顺序，我们采用MIDAS/GEN进行施工阶段模拟分析，计算模型为一整体模型，按照施工步骤将结构构件、支座约束、荷载工况划分为25个组，按照施工步骤、工期进度进行施工阶段定义，程序按照控制数据进行分析。在分析某一施工步骤时，程序将会冻结该施工步骤后期的所有构件及后期需要加载的荷载工况，仅允许该步骤之前完成的构件参与运算，例如第一步骤的计算模型，程序冻结了该步骤之后的所有构件，仅显示第一步骤完成的构件（6层核心筒），参与运算的也只有6层核心筒，计算完成显示计算结果时，同样按照每一步骤完成情况进行显示。计算过程采用考虑时间依从效果（累加模型）的方式进行分析，得到每一阶段完成状态下的结构内力和变形，在下一阶段程序会根据新的变形对模型进行调整，从而可以真实地模拟施工的动态过程。 计算模型完全按照结构招标图建立，所有构件的截面、材质与招标图完全一致，功能层楼板未直接建板，而采用定义刚性层程序自动默认楼板的存在，楼板自重以恒载的形式
加载到结构梁上。 计算荷载主要考虑结构自重和楼面恒载、施工活荷载，以及塔吊附着力，塔吊附着力将按照塔吊爬升工况，在分析过程中逐步改变加载位置。 5.5.3.4．施工过程模拟分析 每一施工过程中的分项工程，其中包括X、Y、Z三个主轴方向上的位移值（DX，DY，
10组合变形
图10.4 斜弯曲分析参考图 10 组合变形 10.1 组合变形的概念和实例 分析组合变形问题时，通常是先把作用在杆件上的载荷向杆件的轴线简化，即把构件上的外力转化成几组静力等效的载荷，其中每一组载荷对应着一种基本变形。 工程中，常见的组合变形主要有斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲的组合、弯曲与扭转的组合。下面讨论这三种组合变形的强度计算问题。 10.2 斜弯曲 10.2.1 斜弯曲时横截面上的应力 外力简化 ? ?sin ,cos z y P P P P == 内力： ? ?cos )(cos )(y z M x l P x l P M =-=-= ? ?sin )(sin )(z y M x l P x l P M =-=-= 式中)(x l P M -=是集中力P 在横截面m-n 上所引起的弯矩，在计算中可取绝对值。 应力: 任意截面m-n 上任意点C （y ，z ）处的应力可采用叠加法计算。在xy 平面内的平面 弯曲（由于z M 的作用）产生的正应力为 y I M I y M z z z cos ? σ== ' 由于在xz 平面内的平面弯曲（由于y M 的作用） 产生的正应力为 图10.1起重机构ACB 梁受力分析 图10.2传动轴受力分析
z I M I z M y y y sin ? = = σ'' C 点处的正应力，即 y y z z I z M I y M += ''+'=σσσ???? ??+=z I y I M y z sin cos ?? （10.1） 10.2.2 斜弯曲时的强度计算 强度条件为 max 11z y cos sin M y z I I ??σ?? =+≤ ? ???[]σ （10.2） 对于有棱角的矩形截面，根据图10.4所示的应力分布，公式（10.2）还可写成 ≤ + = z zmax y y max max W M W M σ[]σ （10.3） 若材料的抗拉强度和抗压强度不同，则应分别对1D 点和2D 点都进行强度计 算。 0 sin cos 0y 0z =???? ??+=z I y I M ??σ 因为0≠M ，所以有 0sin cos 0y 0z =+z I y I ? ? （10.4） 此即斜弯曲时的中性轴方程。设中性轴与z 轴的夹角为α，根据公式（10.4）有 ? αtg tan y z 00I I z y -== （10.5） 由式（10.5）可得出以下两点结论： (1) 对于z y I I ≠的截面，则?α≠。这表明此种梁在发生斜弯曲时，其中性轴与外力P 所在的纵向平面不垂直（图10.5b ）。 (2) 对于圆形、正方形及其他正多边形截面，由于z y I I =，故可由式（10.5）得：?α-=，这说明中性轴总是与载荷所在的纵向面垂直，即此类截面的梁不会产生斜弯曲。 10.2.3 斜弯曲的变形计算 3 3 y y z z cos 33P l P l f EI EI ?==－－ 3 3z z y y cos 33Pl P l f EI EI ?==－－ 2 z 2y f f f += （10.6） 设总挠度f 与y 轴的夹角为β（图10.6b ）， 则有 ? βtg tan y z y z I I f f == （10.7） 关于挠度、中性轴及外力P 的位置之间的关系，现作进一步讨论： 图10.6斜弯图
1．体现钢材塑性性能的指标是（ C ）P11 A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度 2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为 ( B )。P4 A ．p f 越大，β越大，结构可靠性越差 B ．p f 越大，β越小，结构可靠性越差 C ．p f 越大，β越小，结构越可靠 D ．p f 越大，β越大，结构越可靠 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( B )来保证的。P108 A ．稳定承载力 B ．挠跨比 C ．静力强度 D ．动力强度 4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（C ）P154 A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（D ）P92 A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ C ）P64 A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（C ）。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（ C ）。P123 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（ A ）P23 A. 强度越低 B. 塑性越好 C. 韧性越好 D. 内部构造缺陷越少 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（C ）指标。P12 A. 低温屈服强度 B. 低温抗拉强度 C. 低温冲击韧性 D . 疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件（ D ）无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（B ）P49 A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（C ）P64 A ．与摩擦面的处理方法有关 B ．与摩擦面的数量有关 C ．与螺栓直径有关 D ．与螺栓的性能等级无关 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（A ）的 厚度。P31 A ．1t 为厚焊件，2t 为薄焊件 B ．1t 为薄焊件，2t 为厚焊件 C ．1t 、2t 皆为厚焊件 D ．1t 、2t 皆为薄焊件 15.理想轴心受压构件失稳时，只发生弯曲变形，杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直 线变为曲线，这时发生的是（D ）。P79 A ．扭转屈曲 B ．弯扭屈曲 C ．侧扭屈曲 D ．弯曲屈曲 16．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( B )来保证的。
预防钢结构构件变形有哪些方法？ 一、制造钢构件时，应结合材料实际的供应品种和加工技术水平及设备条件等确定加工工艺，以减少构件的应力及其变形。 1）尽量减少钢材品种，减少构件种类编号，以防止构件应力及变形。 2）对称零件的尺寸或孔径尺寸尽量统一，以便于机械加工；并有利于拼装时的互换性。 3）合理地布咒焊缝，避免焊缝之间的距离靠得太近，当材料的长度尺寸大于零件长度尺寸时，尽t减少或不做拼接焊缝；焊缝布置应对称于构件的重心或轴线对称两侧，以减少焊接应力集中和焊接变形。 4）零件和构件连接时应避免以不等截面和不等厚度相接；相接时应按缓坡形式来改变截面的形状和厚度，使对接连接处的截面或厚度相等，达到传力平顺均匀受力，可防止焊后产生过大的应力及增加变形。 5）构件焊接平面的端头的选型不应出现锐角形状，以避免焊接区热最集中，连接处产生较大的应力和变形。 6）建筑钢结构件各节点各杆件端头边缘之间的距离不宜靠得太近，一般错开距离不得小于20mm，以保证焊接质最，避免焊接时热量集中增加应力，引起变形的幅度增加。 7）现场制造钢构件用的加工设备应保证施工质量要求。 二、电焊机的选用应保证焊接电流、电压的稳定及负荷用量，并适应不同结构和各种位置焊缝的焊接要求。 ①交流焊机适用焊接普通钢构件。 ②直流焊机适用于焊接要求较高的钢构件。 ③埋孤自动焊适用于焊接钢构件中的梁、柱一类较长的对接或贴角焊缝。
④Cq气体保护焊适用于要求较高的薄钢板结构的焊缝焊接。 钢构件制造用的放样平台、组装平台应具有标准的水平面，特别是组装平台在辅设及使用前，一定用拉线法或仪器测量，如局部不平时可用垫铁调整垫平，其局部不平误差应控制在2~3mm范围内。这样可防止在组装构件时产生局部弯曲；平台的支承刚度应保证构件在自重压力下，不失稳、下沉，以保证组装构件的水平度。
钢结构各个构件和做法-钢结构加工（上） 1、建筑体系 1-1、门式刚架体系 1-1-1、基本构件图 1-1-2、说明 力学原理 门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构，刚架为平面受力体系。为保证纵向稳定，设置柱间支撑和屋面支撑。 刚架 刚架柱和梁均采用截面H型钢制作，各种荷载通过柱和梁传给基础。 支撑、系杆 刚性支撑采用热轧型钢制作，一般为角钢。柔性支撑为圆钢。系杆为受压圆钢管，与支撑组成受力封闭体系。（钢结构加工） 屋面檩条、墙梁
一般为C型钢、Z型钢。承受屋面板和墙面板上传递来的力，并将该力传递给柱和梁。 1-1-3、门式刚架的基本形式 a.典型门式刚架 c.带局部二层的门式刚架
1-1-4、基本节点 a.柱脚节点 找接柱脚刚接柱脚一刚接柱脚二. b.梁、柱节点
柱头节点一柱头节点二梁间连接竹点 吊车梁牛腿节点 抗风柱连接节点丄 ■局部二层节点参照多层框架体系。（钢结构加工） 1-1-5、刚架衍生形式
1-1^则架衍生形式 九单亠坡单跨 ■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置 ■山墙刚架其本质也是多连跨刚架，不过中间柱与刚架柱比截面旋转了 90度。 1-2、多层框架体系 1-2-1、框架图示 r 1」 r —^一 ___—( I r / -? * - - _, 」1 - ■—? ---------------------- ---------------------------------------- I F ii y z J 星而 i r 2 1 i ! Ei t 况山墙刚架 d.连跨单用脊 化单坡连跨
第三章材料力学的基本概念 第六节杆件变形的基本形式 有下列说法，________是错误的。 A．杆件的几何特征是长度远大于横截面的尺寸 B．杆件的轴线是各横截面形心的连线 C．杆件的轴线必是直线 D．A+B+C 下列说法________是正确的。 A．与杆件轴线相正交的截面称为横截面 B．对于同一杆件，各横截面的形状必定相同 C．对于同一杆件，各横截面的尺寸必定相同 D．对于同一杆件，各横截面必相互平行 下列说法________是正确的。 A．与杆件轴线相平行的截面称为横截面 B．对于同一杆件，各横截面的形状必定相同 C．对于同一杆件，各横截面的尺寸不一定相同 D．对同一杆件，各横截面必相互平行 不管构件变形怎样复杂，它们常常是由________种基本变形形式所组成。 A．3 B．4 C．5 D．6 不管构件变形怎样复杂，它们常常是轴向拉压、________、扭转和弯曲等基本变形形式所组成。 A．位移 B．错位 C．膨胀 D．剪切 不管构件变形怎样复杂，它们常常是轴向拉压、剪切、________和________等基本变形形式所组成。 A．错位/膨胀 B．膨胀/弯曲 C．弯曲/扭转 D．扭转/位移 在一对大小相等、方向相反的沿杆件轴线的外力作用下使杆件产生伸长变化的变形，称为________。 A．弯曲变形 B．扭转变形
C．轴向拉伸变形 D．剪切变形 在一对大小相等、方向相反的沿杆件轴线的外力作用下使杆件产生缩短变化的变形，称为________。 A．弯曲变形 B．扭转变形 C．轴向压缩变形 D．剪切变形 受拉压变形的杆件，各截面上的内力为________。 A．剪力 B．扭矩 C．弯矩 D．轴力 轴力的单位是________。 A．牛顿 B．牛顿/米 C．牛顿·米 D．牛顿/米2 关于轴力，下列说法中________是正确的。 ①轴力是轴向拉压杆横截面上唯一的内力；②轴力必垂直于杆件的横截面；③非轴向拉压的杆件，横截面上不可能有轴向力；④轴力作用线不一定通过杆件横截面的形心。 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 受拉压变形的杆件，各截面上的应力为________。 A．正应力 B．扭应力 C．剪应力 D．弯应力 受拉压变形的杆件，各截面上的内力为________。 A．正应力 B．剪应力 C．拉压应力 D．轴力 受拉压变形的杆件，各截面上的应力为________。
钢结构变形的预防和矫正 我叫张林:是中石机电钢结构分公司的职工,写这篇文章对我个的技术总结. 制作中预防钢结构件变形的措施: 防止钢结构件变形的措施可以以图纸设计和制作工艺两个方面来解决。 1、设计措施 （1）合理地选择焊缝的尺寸和形式，焊缝的尺寸直接关系焊接的工作量和焊接变形的大小。焊缝的尺寸过大，不但焊接量大，而且焊接变形也大，固此在保证钢结构件承载能力的条件下设计时应尽量采用较小的焊接尺寸。 （2）尽可能减少不必要的焊缝，在钢结构件中应该力求焊缝数量少，避免不必要的焊缝。在设计焊接钢结构件时，一般是用加强助来提高钢结构件的稳定性和刚性，反而不经济，因为这样做不但增加了制作的工作量，而且往往是钢结构件焊接后产生很大的变形。从而增加了矫正的工作量，如果适当地增加板厚，减少加强且，即使钢结构件的重量稍重还是比较经济。 （3）合理安排焊缝的位置；在设计安排焊缝时，应尽可能使焊缝对称于载面的中性轴，或者使焊缝接近中性轴。 2、工艺措施（也就是方法） （1）构件夹固法； 为了防止一些中小型构件的焊接变形，我通常先将工作用钢性较好
的夹具固定，然后再进行焊接。这样工作在高温带冷却过程中产生的收缩变形被夹具强制克服，此方法对一些塑性较好的低碳钢特别适用，因为在焊缝近在发生一些塑变形，对低碳钢的机械强度影响不大。不过这种言谈举止示适用于高强度钢板的焊接，因为为限制文治武功，应力反而增大，这样做就容易我行我素裂缝。 例如，30吨以下的桥式起重机上的小车。用构件夹固法来防止变形其效果就很好。 30吨以下的桥式起重机（也称行车）的小车是由6mm或8 mm 的钢板组成復试箱体的钢结构件，它的焊接面单一（保在一个方面施焊，焊接后收缩力也在一个方面）。焊接量大，其变形量也就大了，采用了构件夹固法后其很好的克服了焊接过程中高温带焊接冷却后我行我素的收缩变形，从而使钢结构件达到了技术要求确保了产品质量。（2）反变形法， 在制作一些中板长型钢结构件中，必须采用反变形法来控制焊接变形，首先判定焊件在冷却后会产生变形的方向和大小，然后在焊接前冷焊件以大小相等，方向相反的变形，来抵消构件由于焊接反引起的变形。这种方法是人为控制的，如果掌握得好，其效果会很好，产品也就符合技术要求。这种反变形，可以讲是塑性反变形，也可以是弹性反变形。 例如图工字0的制作，在装配前结算出焊接变形的大小和方向，在装配时给予构件一个相反的方向的变形，使其与焊接变形相抵消。
10 组合变形 1、斜弯曲，弯扭，拉（压）弯，偏心拉伸（压缩）等组合变形的概念； 2、危险截面和危险点的确定,中性轴的确定； 如双向偏心拉伸, 中性轴方程为 p p o o 22 y z z y 1z y0 i i ++?= 3、危险点的应力计算，强度计算，变形计算、。 4、截面核心。 10.1、定性分析图10.1 示结构中各构件将发生哪些基本变形? 图10.1 解题范例
[解]（a）AD杆时压缩、弯曲组合变形，BC杆是压缩、弯曲组合变形；AC杆不发生变形。 （b）AB杆是压弯组合变形，BC杆是弯曲变形。 （c）AB是压缩弯曲组合变形，BC是压弯组合变形。 （d）CD是弯曲变形，BD发生压缩变形，AB发生弯伸变形，BC发生拉弯组合变形。 10.2分析图10.2中各杆的受力和变形情况。 图10.2 [解] (a)力可分解成水平和竖直方向的分力,为压弯变形。 (b)所受外力偶矩作用,产生弯曲变形。 (c)该杆受竖向集中荷载,产生弯曲变形.
(d)该杆受水平集中荷载,偏心受压,产生压缩和弯曲变形。 (e)AB段:受弯,弯曲变形，BC段:弯曲。 (f)AB段:受弯,弯曲变形，BC段:压弯组合。 (g)AB段:斜弯曲，BC段:弯纽扭合。 10.3分析图10.3 示构件中(AB、BC和CD) 各段将发生哪些变形? 图10.3 [解] AB段发生弯曲变形，BC段发生弯曲、扭转变形；CD段发生拉伸、双向弯曲变形。 10.4一悬臂滑车架如图10.4 所示，杆AB为18号工字钢（截面面积30.6cm2，Wz=185cm3），其长度为l=2.6m。试求当荷载F=25kN作用在AB的中点处时，杆内的最大正应力。设工字钢的自重可略去不计。 B l/2 F 20kN 300 C D A l 图10.4 [解]取AB为研究对象，对A点取矩可得 NBCY F12.5kN = 则3 2 25 = = NBCX NAB F F
第八章组合变形构件的强度习题 一、填空题 1、两种或两种以上基本变形同时发生在一个杆上的变形,称为（）变形。 二、计算题 1、如图所示的手摇绞车，最大起重量Q=788N，卷筒直径D=36cm,两轴承间的距离l=80cm,轴的许用应力[]σ=80Mpa。试按第三强度理论设计轴的直径d。 2、图示手摇铰车的最大起重量P=1kN，材料为Q235钢，[σ]=80 MPa。试按第三强度理论选择铰车的轴的直径。 3、图示传动轴AB由电动机带动，轴长L=1.2m,在跨中安装一胶带轮，重G=5kN,半径R=0.6m,胶带紧边张力F1=6kN,松边张力F2=3kN。轴直径d=0.1m，材料许用应力[σ]=50MPa。试按第三强度理论校核轴的强度。 ？
4、如图所示，轴上安装有两个轮子，两轮上分别作用有F=3kN及重物Q，该轴处于平衡状态。若[σ]=80MPa。试按第四强度理论选定轴的直径d。 5、图示钢质拐轴，AB轴的长度l AB=150mm, BC轴长度l BC=140mm，承受集中载荷F 的作用，许用应力[σ]=160Mpa，若AB轴的抗弯截面系数W z=3000mm3，。试利用第三强度理论，按AB轴的强度条件确定此结构的许可载荷F。(注：写出解题过程) 6、如图所示，由电动机带动的轴上，装有一直径D=1m的皮带轮，皮带紧边张力为2F=5KN，松边张力为F=，轮重F P=2KN，已知材料的许用应力[σ]=80Mpa，试按第三强度理论设计轴的直径d。 （ 7、如图所示，有一圆杆AB长为l，横截面直径为d，杆的一端固定，一端自由，在
自由端B处固结一圆轮，轮的半径为R，并于轮缘处作用一集中的切向力P。试按第三强度理论建立该圆杆的强度条件。圆杆材料的许用应力为[σ]。 8、如图所示的手摇绞车，已知轴的直径d=32mm，最大起重量Q=800N，卷筒直径 D=36cm,两轴承间的距离l=80cm,轴的许用应力[]σ=80Mpa。试按第三强度理论校核该轴的强度。 9、图示钢质拐轴，AB轴的长度l AB=150mm, BC轴长度l BC=140mm，承受集中载荷F=的作用，许用应力[σ]=160Mpa，若AB轴的抗弯截面系数W z=3000mm3。试利用第四强度理论，按AB轴的强度条件校核AB轴的强度。 : 10、图示手摇铰车的轴的直径d=30 mm，材料为Q235钢，[σ]=80 MPa。试按第三强度理论求铰车的最大起重量P。
构件的基本变形与强度练习题 构件的基本变形与强度练习题 一.填空题 1. --------------------------------------------------------- 杆件的基本变形有----------------------------- --------------------- 四种。 2.轴向拉伸与压缩的受力特点是： 变形特点是 --------- O 3?杆件所受其他物体的作用力都称为外力。它包括------------- 和 --------------- 杆件内 部由于外力的作用而产生的相互作用力称为
---------- ，在某一范围内随外力的增大而4.单位面积上的内力称为 5?工程中一般把------------- 作为塑性材料的 极限应力，对于脆性材料，则把------------ 作为材料的极限应力。 6. -------------------------------------------- 安全系数反应了-------------------------- 。 7.对于重要的构件和哪些如果破坏会造成重大
事故的构件，应将安全系数取 &当细长杆所受压力达到某个极限时，就会突然 变弯而丧失工作能力，这种现象称为 ------------- ,简称 ----------------- ----------------- , 变形特点是 10?构件发 生剪切变形的同时往往在接触的作用 面之间发生 -------------------------- -------------------- 。变形特点是 12?圆轴扭转时，横截面上只有 --------------- 应力，而没有 ------------- 应力。 13 弯曲变形的受力特点是 ------------------- ,变形特点是 15?根据支 撑方式不同，梁分为 ,三种形式。 9 11 轴扭转的受力特点是
第十一章组合变形 2.5 组合变形 一、教学目标 1、掌握组合变形的概念。 2、掌握斜弯曲、弯扭、拉（压）弯、偏心拉伸（压缩）等组合变形形式的概念和区分、危险截面和危险点的确定、应力计算、强度计算、变形计算、中性轴的确定等。 3、正确区分斜弯曲和平面弯曲。 4、了解截面核心的概念、常见截面的截面核心计算。 二、教学内容 1、讲解组合变形的概念及组合变形的一般计算方法：叠加法。 2、举例介绍斜弯曲和平面弯曲的区别。 3、讲解斜弯曲的应力计算、中性轴位置的确定、危险点的确立、强度计算、变形计算。 4、讲解弯曲和扭转组合变形内力计算，确定危险截面和危险点，强度计算。 5、讲解拉伸(压缩)和弯曲组合变形的危险截面和危险点分析、强度计算。 6、讲解偏心拉伸(压缩)组合变形的危险截面和危险点分析、应力计算、强度计算。 7、简单介绍截面核心的概念和计算。 三、重点难点 重点：斜弯曲、弯扭、拉（压）弯、偏心拉伸（压缩）等组合变形形式的应力和强度计算。 难点： 1、解决组合变形问题最关键的一步是将组合变形分解为两种或两种以上的基本变形： 斜弯曲——分解为两个形心主惯性平面内的平面弯曲；
弯曲和扭转组合变形——分解为平面弯曲和扭转； 拉伸（压缩）和弯曲组合变形——分解为轴向拉伸（压缩）和平面弯曲（因剪力较小通常忽略不计）； 偏心拉伸（压缩）组合变形——单向偏心拉伸（压缩）时，分解为轴向拉伸（压缩）和一个平面弯曲，双向偏心拉伸（压缩）时，分解为轴向拉伸（压缩）和两个形心主惯性平面内的平面弯曲。 2、组合变形的强度计算，可归纳为两类： ⑴危险点为单向应力状态：斜弯曲、拉（压）弯、偏心拉伸（压缩）组合变形的强度计算时只需求出危险点的最大正应力并与材料的许用正应力比较即可； ⑵危险点为复杂应力状态：弯扭组合变形的强度计算时，危险点处于复杂应力状态，必须考虑强度理论。 四、教学方式 采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。 五、学时:2学时 六、讲课提纲 (一)斜弯曲 斜弯曲梁的变形计算 仍以矩形截面的悬臂梁为例：
材 料 力 学 ·198 · 第9章 构件/组合变形 9.1 概 述 前面章节讨论了杆件在拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲等基本变形形式下的应力和位移的计算等问题。工程实际中的许多构件往往发生两种或两种以上基本变形，称为组合变形。例如，钻探机钻杆（图9.1（a ））上端受到来自动力机械的力螺旋（力+力偶）作用引起的轴向压缩变形，下部受到来自泥土的分布力螺旋作用引起的扭转变形；蓄水堤（图9.1（b ））受自重引起的轴向压缩变形，同时还有水平的水压引起的弯曲变形；又如机械中齿轮传动轴（图9.1（c ））在啮合力作用下，将同时发生扭转变形以及在水平和竖直平面内的弯曲变形；再如厂房中支撑吊车梁的立柱（图9.1（d ））在由吊车梁传来的不通过立柱轴线的竖直载荷作用下，引起的偏心压缩变形，它可看成是轴向压缩和纯弯曲的组合变形。 图9.1 组合变形实例 对于组合变形下的构件，在线弹性范围内，小变形条件下，可按构件的原始形状和尺寸进行计算。因而，可先将载荷化为符合基本变形外力作用条件的外力系，分别计算构件在每一种基本变形下的内力、应力或变形。然后，利用叠加原理，综合考虑各种基本变形的组合情形，以确定构件的危险截面、危险点的位置及危险点处的应力状态，并据此进行强度计算。 利用叠加原理进行组合变形构件的强度分析计算过程可概括为： （1）按引起的变形类型分解外力。通常是将载荷向杆件的轴线和形心主惯轴简化，把组合变形分解为几个基本变形。
第9章 构件/组合变形 ·199 · （2）分别绘出各基本变形的内力图，确定危险截面位置，再根据各种变形应力分布规律，确定危险点。 （3）分别计算危险点处各基本变形引起的应力。 （4）叠加危险点的应力。叠加通常是在应力状态单元体上的进行。然后选择适当的强度理论进行强度计算。 若构件的组合变形超出了线弹性范围，或虽在线弹性范围内但变形较大，则不能按其初始形状或尺寸进行计算，必须考虑各基本变形之间的相互影响，此时不能用叠加原理。 本章主要讨论在实际工程中常见组合变形：拉（压）弯组合、弯扭组合、斜弯曲等。 9.2 轴向拉伸（压缩）与弯曲的组合 杆件受轴向拉伸（压缩）与弯曲的组合作用有两种情况：一种是轴向载荷与横向载荷的联合作用，另一种是偏心拉伸或压缩。 若杆受到轴向载荷作用的同时，又在其纵向平面内受到横向载荷的作用，这时杆件将发生轴向拉伸（压缩）与弯曲的组合变形。对于弯曲刚度较大的杆件，由于横向力引起的挠度与横截面的尺寸相比很小，原始尺寸原理可以使用，轴向力因弯曲变形而产生的弯矩可以省略不计。这样，轴向力就只引起压缩变形，外力与杆件内力和应力的关系仍然是线性的，叠加原理就可以使用。可分别计算由横向力和轴向力引起的杆横截面上的正应力，按叠加原理求其代数和，即得在拉伸（压缩）与弯曲组合变形下杆横截面上的正应力。 下面以图9.2所示的简支梁为例，说明杆受轴向载荷与横向载荷联合作用下的应力及强度计算方法。该简支梁承受轴向载荷F 与横向均布载荷q 的联合作用。轴向载荷F 使梁产生轴向伸长，引起各横截面的轴力均为F N =F （图9.2（c ））；横向载荷q 使梁发生在xy 平面 内的弯曲，跨中截面C 的弯矩最大，其值为2max /8C M M ql ==（图9.2（d ））。显然，截面C 是危险截面（剪力引起的切应力通常忽略不计），如图9.2（b ）所示。 在危险截面上，由轴力F N 引起的正应力N F σ为 N N F F A σ= 纵坐标为y 处，弯矩C M 引起的弯曲正应力M σ为 max M z M y I σ= 应用叠加原理，可得危险截面上任一点处的正应力 （9.1） 上式表明，正应力沿截面高度呈线性变化，且中性轴不通过截面形心。截面底部边缘和顶部边缘处的正应力分别为 （9.2）
组合变形 一、判断题 1.斜弯曲区别与平面弯曲的基本特征是斜弯曲问题中荷载是沿斜向作用的。( ) 2.斜弯曲时，横截面的中性轴是通过截面形心的一条直线。( ) 3.梁发生斜弯曲变形时，挠曲线不在外力作用面内。( ) 4.正方形杆受力如图1所示，A点的正应力为拉应力。( ) 图 1 5. 上图中，梁的最大拉应力发生在B点。( ) 6. 图2所示简支斜梁，在C处承受铅垂力F的作用，该梁的AC段发生压弯组合变形，CB段发生弯曲变形。( ) 图 2 7.拉（压）与弯曲组合变形中，若不计横截面上的剪力则各点的应力状态为单轴应力。( ) 8.工字形截面梁在图3所示荷载作用下，截面m--m上的正应力如图3（C）所示。( )
图 3 9. 矩形截面的截面核心形状是矩形。( ) 10.截面核心与截面的形状与尺寸及外力的大小有关。( ) 11.杆件受偏心压缩时，外力作用点离横截面的形心越近，其中性轴离横截面的形心越远。( ) 12.计算组合变形的基本原理是叠加原理。（） 二、选择题 1.截面核心的形状与（）有关。 A、外力的大小 B、构件的受力情况 C、构件的截面形状 D、截面的形心 2.圆截面梁受力如图4所示，此梁发生弯曲是（） 图 4 A、斜弯曲 B、纯弯曲 C、弯扭组合
D、平面弯曲 三、计算题 1.矩形截面悬臂梁受力F1=F，F2=2F，截面宽为b，高h=2b，试计算梁内的最大拉应力，并在图中指明它的位置。 图 5 2.图6所示简支梁AB上受力F=20KN，跨度L=2.5m，横截面为矩形，其高h=100mm,宽b=60mm，若已知α=30°，材料的许用应力[σ]=80Mpa,试校核梁的强度。 3.如图7所示挡土墙，承受土压力F=30KN，墙高H=3m，厚0.75m，许用压应力[σ]ˉ=1 Mpa，许用拉应力[σ]﹢=0.1 Mpa，墙的单位体积重量为 ，试校核挡土墙的强度。
GB5O315-2OCX> 监斗 施工现场质量管理报验申请表 工程名称：山东富卡斯服装有限公司钢结构车间工程编号J 001
工程定位测量报验申请表 钢结构车间工程定位测量 工作,现报上该工程报验申请表, 请予以审査和验收。 附件: 工程过位测量记录 承包单位（章人 项目经理: 日 期：2006年 月曰 审査意见: 项目监理机构: 总/专业监理工程师: 日 期：2006年 月曰 GB5O315-2OCX> 监斗 工程名称：山东富卡斯服装有限公司钢结构车间工程 编号J 001 致：华厦监理有限公司 （监理单 位） 我单位已完成了
钢结构车间工程标髙抄测 工作,现报上该工程报验申请表, 请予以审査和验收。 附件: 标高抄测记录 承包单位（章人 项目经理: 日 期：2007年2月H 日 审査意见: 项目监理机构: GB5O315-2OCX> 监斗 标高抄测报验申请表 工程名称：山东富卡斯服装有限公司钢结构车间工程 编号J 001 致：华厦监理有限公司 （监理单位） 我单位已完成了
总/专业监理工程师: 日期：2007年月曰
整体工程观测报验申请表 我单位已完成了 钢结构车间工程整体工程观测 工作,现报上该工程报验申 表，请予以审査和验收。 附件: 钢结构主体整体垂直度、平面弯曲、标高观测记录 承包单位（章人 项目经理: 日 期：2007年 月曰 审査意见: 项目监理机构: 总/专业监理工程师: 日 期：2007年 月曰 GB5O315-2OCX> 监斗 工程名称：山东富卡斯服装有限公司钢结构车间工程 编号J 001 致：华厦监理有限公司 （监理单 位）
襄樊学院 2010～2011 学年度 下学期《钢结构原理》复习 一、 单项选择题 1．体现钢材塑性性能的指标是（） A ．屈服点B.强屈比C.延伸率D.抗拉强度 2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为()。 A ．p f 越大，β越大，结构可靠性越差 B ．p f 越大，β越小，结构可靠性越差 C ．p f 越大，β越小，结构越可靠 D ．p f 越大，β越大，结构越可靠 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制()来保证的。 A ．稳定承载力B ．挠跨比C ．静力强度D ．动力强度 4.钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（） A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D.框架梁柱线刚度比的大小 5.格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（） A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响D 考虑剪切变形的影响 6.摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（） A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（）。 A 控制肢间距B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（）。 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（） A.强度越低 B.塑性越好 C.韧性越好 D.内部构造缺陷越少 10.在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（）指标。 A.低温屈服强度B.低温抗拉强度C.低温冲击韧性D.疲劳强度 11.钢材脆性破坏同构件（）无关。 A 应力集中B 低温影响C 残余应力D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（） A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（ ） A ．与摩擦面的处理方法有关 B ．与摩擦面的数量有关 C ．与螺栓直径有关 D ．与螺栓的性能等级无关 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（）的厚 度。
10 组合变形 1、 斜弯曲，弯扭，拉（压）弯，偏心拉伸（压缩）等组合变形的概念； 2、危险截面和危险点的确定,中性轴的确定； 如双向偏心拉伸, 中性轴方程为 p p o o 22y z z y 1z y 0i i + + ?= 3、危险点的应力计算，强度计算，变形计算、。 4、截面核心。 10.1、定性分析图10.1 示结构中各构件将发生哪些基本变形? 图 10.1 [解]（a ）AD 杆时压缩、弯曲组合变形，BC 杆是压缩、弯曲组合变形；AC 杆不发生变形。 （b ）AB 杆是压弯组合变形，BC 杆是弯曲变形。 （c ）AB 是压缩弯曲组合变形，BC 是压弯组合变形。 （d ）CD 是弯曲变形，BD 发生压缩变形，AB 发生弯伸变形，BC 发生拉弯组合变形。 10.2 分析图10.2中各杆的受力和变形情况。 解题范例
图 10.2 [解] (a)力可分解成水平和竖直方向的分力,为压弯变形。 (b)所受外力偶矩作用,产生弯曲变形。 (c)该杆受竖向集中荷载,产生弯曲变形. (d)该杆受水平集中荷载,偏心受压,产生压缩和弯曲变形。 (e)AB段:受弯,弯曲变形，BC段:弯曲。 (f)AB段:受弯,弯曲变形，BC段:压弯组合。 (g)AB段:斜弯曲，BC段:弯纽扭合。 10.3分析图10.3 示构件中 (AB、BC和CD) 各段将发生哪些变形?
图10.3 [解] AB 段发生弯曲变形，BC 段发生弯曲、扭转变形；CD 段发生拉伸、双向弯曲变形。 10.4一悬臂滑车架如图 10.4 所示，杆AB 为18号工字钢（截面面积30.6cm 2 ，Wz=185cm 3 ），其长度为l =2.6m 。试求当荷载F=25kN 作用在AB 的中点处时，杆的最大正应力。 设工字钢的自重可略去不计。 l /2 F 20kN 300C D A l 图 10.4 [解] 取AB 为研究对象，对A 点取矩可得NBCY F 12.5kN = 则 32 25 = =NBCX NAB F F 分别作出AB 的轴力图和弯矩图: kN l l /2 32 25 Fl kN.m l B l /2 F 20kN 300 C D A F NBC F NBCY NBCX
钢结构工程质量通病的 防治措施 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
钢结构工程质量通病的防治措施 一、构件运输、堆放变形 1、现象：构件在运输或堆放时发生变形，出现死弯或缓弯。 2、原因分析 （1）构件制作时因焊接而产生变形，一般呈现缓弯。（2）构件在运输过程中因碰撞而产生变形，一般呈现死弯。 （3）构件垫点不合理，如上下垫木不垂直等，堆放场地发生沉陷，使构件产生死弯或缓弯变形。 3、防治措施 （1）构件发生死弯变形，一般采用机械矫正法治理。即用千斤顶或其他工具矫正或辅以氧乙炔火焰烤后矫正，视结构刚度情况而定，一般应以工具矫正为主，氧乙炔烘烤为辅，均能达到很好的效果。 （2）结构发生缓弯变形时，可采用氧乙炔火焰加热矫正。一般采用大型氧乙炔火焰枪烤。火焰烘烤时，线状加热多用于矫正变形量较大或刚性较大的结构；三角形加热常用于矫正厚度较大、刚性较强构件的弯曲变形。 二、构件拼装后扭曲 1、现象：构件拼装后全长扭曲超过允许值。 2、原因分析：节点角钢或钢管不吻合，缝隙过大；拼接工艺不合理。 3、防治措施 （1）节点处型钢不吻合，应用氧乙炔火焰烘烤或用杠杆加压方法调直，达到标准后，再进行拼装。 拼装节点的附加型钢（也叫拼装连接型钢或型钢）与母材之间缝隙大于3mm时，应用加紧器或卡口卡紧，点焊
固定，再进行拼装，以免由于节点尺寸不符造成构件扭曲。 （2）拼装构件一般应设拼装工作台，如在现场拼装，则应放在较坚硬的场地上用水平仪抄平。拼装时构件全长应拉通线，并在构件有代表性的点上用水平尺找平，符合设计尺寸后点焊点固焊牢。刚性较差的构件，翻身前要进行加固。构件翻身后也应进行找平，否则构件焊接后无法矫正。 三、构件起拱不准确 1、现象 构件起拱数值大于或小于设计数值。 2、原因分析 （1）构件制作角度不准确；构件尺寸不符合设计要求。（2）起拱数值较小，拼装时易于忽视。 （3）采取立拼或高空拼装，支顶点或支撑架受力不够。 3、防治措施 （1）在制造厂进行预拼，严格按照钢结构构件制作允许偏差进行检验，如拼接点处角度有误，应及时处理。（2）在小拼过程中，应严格控制累积偏差，注意采取措施消除焊接收缩量的影响。 （3）钢屋架或钢梁拼装时应按规定起拱，根据施工经验可适当加施工起拱。 （4）根据拼装构件重量，对支顶点或支承架要经计算后定，否则焊后如造成永久变形则无法处理。 四、拼装焊接变形 1、现象 拼装构件焊接后翘曲变形。
精心整理钢结构项目部技术质量管理月考核评分表 工程名称：检查人：日期： 序号评分标准应得 分 检查 情况 及扣 分 实得 分 1 是否有对施工组织设计或方案的经济效益等价值功能评价与分析记 录 5 2 变更资料及措施方案是否齐全 5 3 是否审核和指导制定施组和施工方案中有关生产安全方面的技术措 施和技术方案 5 4 是否制定有关专项工程和技术难度较大分部分项工程及根治质量通 病的技术和质量方面的方案和措施 5 5 规范、规程、标准是否及时更新和实施 4 6 能否按照程序文件对项目部施工组织设计、施工方案、技术交底、 创优方案进行编制并申报，及时组织图纸会审工作，并留记录。 4 7 能否落实与执行施工组织设计、施工方案、技术交底、创优方案的， 并留有记录 4 8 是否按规定组织专家论证，并留记录 2 9 是否对关键工序进行检查，并留记录 3 10 对于“四新”技术或首次使用的新工艺、新材料是否对项目部进行 交底，交底是否全面 3 11 对新技术、新材料、新工艺是否及时总结并申报 5 12 技术型文件是否及时发放，并留有记录 3 13 是否对应该解释或者交底的文件进行交底 2 14 已竣工工程资料是否及时上交分公司 3 15 对于工程是否留置工程影像资料 2 16 施工工程是否有施工总结 2 17 是否对新员工进行专业技能培训 2 18 是否对新出台的各级标准、公司制度进行阶段性培训 2 19 是否及时对工程类人员及时申请调动，无闲置现象，并上报公司 1 20 成熟技术人员是否有流失 1 21 是否有重大质量事故发生 2 22 是否参与分部分项工程的验收 2 23 是否对创优工程样板间、样板件进行验收，并留有记录 1 24 对不合格品或不合格工序处理是否及时、得当 2 25 是否对维修难度较大的质量问题投诉及时出具维修方案并及时维 修，是否因为维修不及时有损公司形象 2
钢结构焊接变形的火焰校正方法 目前，钢结构已在厂房建筑中得到广泛的应用。而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到符合产品质量要求。实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。 在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。本文对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作了一个粗略的分析。 1 钢结构焊接变形的种类与火焰矫正 钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：（1）线状加热法；(2)点状加热法；（3）三角形加热法。下面介绍解决不同部位的施工方法。 以下为火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢） 低温矫正500度～600度冷却方式：水 中温矫正600度～700度冷却方式：空气和水 高温矫正700度～800度冷却方式：空气 注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。 1.1翼缘板的角变形 矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：（1）不应在同一位置反复加热；（2）加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。 1.2柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲 一、在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条