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(bu)銹鋼管子變形都可視為這四種基本變形的組合。
1. 拉伸(壓(ya)縮)
不銹鋼管道(dao)的(de)(de)(de)軸向(xiang)拉伸(shen)(shen)和(he)壓縮(suo)(suo)表現為(wei)管道(dao)沿軸線(xian)方向(xiang)發生伸(shen)(shen)長或縮(suo)(suo)短,是由大小相等、方向(xiang)相反、作用線(xian)與管道(dao)中心軸線(xian)重(zhong)合的(de)(de)(de)一對外力引起的(de)(de)(de)管子變形形式。圖9-1所示為(wei)管道(dao)軸向(xiang)拉伸(shen)(shen)和(he)壓縮(suo)(suo)時的(de)(de)(de)受力簡圖。
根據圣維南原理可知,管子的(de)(de)兩端(duan)部沿截(jie)面上(shang)的(de)(de)力(li)不一(yi)定均(jun)(jun)勻分布,但遠離端(duan)部的(de)(de)任(ren)一(yi)橫截(jie)面上(shang)的(de)(de)內力(li)是均(jun)(jun)勻分布的(de)(de)。

2. 剪切
不銹(xiu)鋼管(guan)子的(de)(de)剪(jian)切變(bian)形(xing)是由大小相等、方向相反、作(zuo)用線垂直于管(guan)軸且距離很近的(de)(de)一對力引起的(de)(de)管(guan)子變(bian)形(xing)形(xing)式。其(qi)變(bian)形(xing)特點表現為(wei)受剪(jian)管(guan)子的(de)(de)兩部分沿力的(de)(de)作(zuo)用方向發生(sheng)相對錯動,如圖9-2所示。
與(yu)不銹鋼管道的拉伸和壓縮(suo)相似,可(ke)以近(jin)似地認(ren)為(wei)在管子遠離端部的任一截(jie)面上的剪力(li)(li)(內力(li)(li))是沿截(jie)面均(jun)勻分布的,且其內(剪)力(li)(li)與(yu)外力(li)(li)大小相等(deng)、方向相反,可(ke)認(ren)為(wei)其切應力(li)(li)沿截(jie)面也均(jun)勻分布。

3. 扭轉
不銹鋼管子(zi)(zi)的(de)扭(niu)轉(zhuan)變形(xing)是由大小相(xiang)等、方面相(xiang)反、作用面垂直于管軸的(de)兩個(ge)力(li)矩引起的(de)管子(zi)(zi)變形(xing)形(xing)式。其變形(xing)特點表現為(wei)管道元(yuan)件的(de)任(ren)意(yi)兩個(ge)橫截(jie)面繞管子(zi)(zi)的(de)中心軸線發生相(xiang)對轉(zhuan)動,如圖9-3所示。
根據圣維南原理可知,在管子的任一(yi)截面上的內力(矩)n是均勻分布的,且根據力的平衡(heng)法則(ze)可知,
Mn也是一個矢量,且(qie)規定(ding):按(an)右(you)手螺(luo)旋(xuan)法則,當(dang)矢量方向(xiang)與截面的外(wai)法線方向(xiang)一致(zhi)時,Mn為(wei)正,反之為(wei)負(fu)。對于管(guan)子的扭轉變(bian)形,其(qi)應力在管(guan)子各橫截面上(shang)的分布已不(bu)再是均勻(yun)的。

4. 彎曲
這里僅(jin)研究(jiu)純彎曲的(de)(de)情況,即不銹(xiu)鋼管子(zi)各橫截面上只有正應(ying)(ying)力而無切應(ying)(ying)力,管道元件中心(xin)(xin)(xin)軸(zhou)線(xian)變(bian)形后為(wei)(wei)一(yi)平面曲線(xian)。此(ci)時(shi)管子(zi)的(de)(de)彎曲變(bian)形是由(you)(you)大小(xiao)相等(deng)、方向相反(fan)、作用面為(wei)(wei)沿管子(zi)中心(xin)(xin)(xin)軸(zhou)線(xian)的(de)(de)縱向平面并包含軸(zhou)線(xian)在內的(de)(de)兩個(ge)力矩引起的(de)(de)管子(zi)變(bian)形形式。其變(bian)形特點表現為(wei)(wei)管子(zi)的(de)(de)中心(xin)(xin)(xin)軸(zhou)線(xian)由(you)(you)直線(xian)變(bian)為(wei)(wei)平面曲線(xian),如圖9-4所示。
應滿足工程(cheng)上(shang)規定(ding)的剛度條件,即(ji)為(wei)工程(cheng)上(shang)規定(ding)的許用撓(nao)度值)。


