如何提高梁弯曲强度？

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：影响梁的弯曲强度的主要因素是弯曲正应力，而弯曲正应力的强度条件为所以要提高梁的弯曲强度，应从如何降低梁内最大弯矩Mmax的数值及提高抗弯截面系数Wz 的数值着手。为提高梁的弯曲强度，可采取以下措施。图7-29均布载荷集中载荷作用的简支梁合理配置载荷。大的截面形状梁的合理截面应该是用较小的截面面积获得较大的抗弯截面系数，从梁横截面正应力的分布情况来看，应该尽可能将材料放在离中性轴较远的地方。

影响梁的弯曲强度的主要因素是弯曲正应力，而弯曲正应力的强度条件为

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所以要提高梁的弯曲强度，应从如何降低梁内最大弯矩Mmax的数值及提高抗弯截面系数Wz 的数值着手。为提高梁的弯曲强度，可采取以下措施。

1.降低最大弯矩Mmax

（1）合理布置支承位置承受均布载荷的简支梁。如图7-29（a）所示，最大弯矩值为ql2/8，若将两端支承各向内侧移动2l/9 [图7-29（c）]，则最大弯矩降为2ql2/81 [图7-29（d）]，前者约为后者的5 倍。若增加中间支承[图7-29（e）]，则最大弯矩减为ql2/32，为原来的1/4。也就是说，仅仅改变一下支承的位置或增加支承，就可将梁的承载能力成倍提高。

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图7-29　均布载荷集中载荷作用的简支梁

（2）合理配置载荷。如图7-30（a）所示为一受集中载荷作用的简支梁。集中力F 作用于中点时，其最大弯矩为Fl/4 [图7-30（b）]。若将集中力F 移至离支承l/6 处，则最大弯矩降为5Fl/36 [图7-30（c）、图7-30（d）]，梁的最大弯矩显著降低；若将集中力分到两处[图7-30（e）、图7-30（f）]，则最大弯矩为Fl/8，弯矩值大大降低。

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图7-30　集中载荷作用的简支梁

2.选择合理的截面形状

（1）选择抗弯截面系数与截面积比值（Wz/A）。大的截面形状梁的合理截面应该是用较小的截面面积获得较大的抗弯截面系数，从梁横截面正应力的分布情况来看，应该尽可能将材料放在离中性轴较远的地方。因此工程上许多受弯曲构件都采用工字形、槽形、T 形等截面形状。工程中常见的梁多为各种型钢、空心钢管等。常见截面的Wz/A 数值见表7-2。

表7-2　常见截面的Wz/A 数

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（2）根据材料特性选择截面形状。一般塑性材料，由于[σ] +=[σ] -=[σ]，要求截面形状对称于中性轴，故常采用矩形、工字形等截面形状；脆性材料通常 [σ] + ＜[σ] -，宜采用T 形、槽形等不对称于中性轴的截面形状，且使中性轴靠近受拉边缘。

（3）采用变截面梁或等强度梁。为了合理利用材料，减轻结构质量，很多工程构件都设计成变截面的，弯矩大的地方截面大一些，弯矩小的地方截面也小一些。如大型机械设备中的阶梯轴（图7-31）。如果使每一个截面上的最大正应力都正好等于材料的许用应力，这样设计出的梁就是等强度梁。工业厂房中的“鱼腹梁”（图7-32）就是一种等强度梁。

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图7-31　阶梯轴

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图7-32　鱼腹梁

如何提高梁弯曲强度？

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