不锈钢管道元件变形的基本形式有拉伸(压缩)、剪切、扭转和弯曲共四种,受多种荷载作用的不锈钢管子变形都可视为这四种基本变形的组合。


1. 拉伸(压缩)


  不锈钢管道的轴向拉伸和压缩表现为管道沿轴线方向发生伸长或缩短,是由大小相等、方向相反、作用线与管道中心轴线重合的一对外力引起的管子变形形式。图9-1所示为管道轴向拉伸和压缩时的受力简图。


  根据圣维南原理可知,管子的两端部沿截面上的力不一定均匀分布,但远离端部的任一横截面上的内力是均匀分布的。


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2. 剪切


  不锈钢管子的剪切变形是由大小相等、方向相反、作用线垂直于管轴且距离很近的一对力引起的管子变形形式。其变形特点表现为受剪管子的两部分沿力的作用方向发生相对错动,如图9-2所示。


  与不锈钢管道的拉伸和压缩相似,可以近似地认为在管子远离端部的任一截面上的剪力(内力)是沿截面均匀分布的,且其内(剪)力与外力大小相等、方向相反,可认为其切应力沿截面也均匀分布。


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3. 扭转


  不锈钢管子的扭转变形是由大小相等、方面相反、作用面垂直于管轴的两个力矩引起的管子变形形式。其变形特点表现为管道元件的任意两个横截面绕管子的中心轴线发生相对转动,如图9-3所示。


  根据圣维南原理可知,在管子的任一截面上的内力(矩)n是均匀分布的,且根据力的平衡法则可知,


  Mn也是一个矢量,且规定:按右手螺旋法则,当矢量方向与截面的外法线方向一致时,Mn为正,反之为负。对于管子的扭转变形,其应力在管子各横截面上的分布已不再是均匀的。


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4. 弯曲


  这里仅研究纯弯曲的情况,即不锈钢管子各横截面上只有正应力而无切应力,管道元件中心轴线变形后为一平面曲线。此时管子的弯曲变形是由大小相等、方向相反、作用面为沿管子中心轴线的纵向平面并包含轴线在内的两个力矩引起的管子变形形式。其变形特点表现为管子的中心轴线由直线变为平面曲线,如图9-4所示。


  应满足工程上规定的刚度条件,即为工程上规定的许用挠度值)。


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