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【拼音】：bobi ganjian de yueshu niuzhuan

【外文】：薄壁棒材的约束扭转

非圆形截面棒材受扭时，截面会翘曲（凹凸）。 对于等截面的直杆，当在杆的两端施加外力矩，端面可以自由翘曲时，由于各截面的翘曲相同，只有剪应力，没有法向应力横截面上的应力，称为自由扭转或纯扭转（图 1）。 对于非等截面杆，当杆端未施加外力矩，或端面不能自由翘曲时，由于截面的翘曲受到约束，除剪应力外，还有一个附加横截面上会产生不均匀的法向应力，称为约束扭转（图2）。 此时，构成杆的每个板都在其自身的纵向平面内弯曲。

当薄壁构件受到约束扭转时，截面上的约束扭转正应力可能相当大。 对于封闭截面（如箱形）的薄壁构件，当受力扭转时，截面形状会因外力作用和相邻截面对应点剪应力的不同而发生变化-节。 即，平分壁厚的中线（周长）将在横截面平面内弯曲。 杆件扭转引起的周边弯曲通常称为扭转变形或扭曲翘曲扭转，而构成杆件的各板的纵截面上与这种变形相对应的弯曲法向应力称为扭转应力或扭曲。 压力。 钢筋混凝土箱梁受扭时，肋根处（箱梁边缘附近）出现纵向裂缝，往往与纵截面扭应力过大有关。 为减小梁体内的扭应力，箱梁一般设置足够刚度的隔板或剪式支撑。 对于开口截面非闭合的薄壁杆（如槽形），抗扭刚度小，纵截面的扭应力小，实际计算时可不考虑。

作用线不通过截面弯曲中心（剪切中心）的横向外力，一般为纵向外力，也会引起薄壁构件的约束扭转。 Z 形截面的直杆即使在轴向力作用下（见拉伸和压缩）也会产生约束扭转，截面上的法向应力分布不均匀。 当翼缘和腹板的尺寸按一定比例时，横截面将同时存在拉应力和压应力。

图 3 显示了由于端面上的自平衡纵向力引起的 I 型截面杆的约束扭转。 具有封闭截面的薄壁杆在横向平面内受到外力偶作用时，其约束扭转效应与构成该力偶的力的作用方式有关，如一对外力偶组成的外力偶水平力和由一对垂直力组成的力偶。 外力偶，当偶的力矩相等时翘曲扭转，约束扭力的作用也不同。 公路、铁路桥梁在偏心竖向荷载、风荷载和列车横摆力的作用下，在运输和架设过程中，以及桥墩和桥台发生不均匀沉降时，都会产生约束扭转。

由于纵向力也会引起约束扭转，具有开口截面的薄壁构件在受压时往往会以弯扭联合变形的形式失去稳定性，其临界载荷会明显小于仅考虑弯曲得到的值变形，如弹性失稳。 欧拉临界力（见柱的基本理论）； 装饰板或装饰条的设置可以增加具有开口截面的薄壁构件的扭转刚度，从而减小扭转变形对临界力的影响。 封闭截面薄壁构件受压时，其临界力受扭转变形的影响较小。

在开口截面薄壁构件的约束扭转理论中，Ｂ.З． 弗拉索夫采用周边投影不变形的假设，并没有考虑组成构件的板在法平面内的弯曲，还引入了截面的横截面几何性质和自平衡内力在横截面——双力矩。 对于封闭截面薄壁构件的约束扭转问题的分析，从20世纪50年代开始，大多考虑周边变形。 一种常用的解析解称为广义坐标法，指的是广义坐标和广义内力； 此外，还有一些半解析的方法。

参考书目

Atle Gjelsvik, The Theory of Thin Walled Bars, John Wiley & Sons, New York, 1981. 习少中, 郑士英：“应用弹性”, 中国铁道出版社, 北京, 1981.