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厚度虽小,但横向剪力所引起的变形和弯曲变形属同一量级,在分析静载荷下的应力和变形时,仍须考虑横向剪切效应,垂直于板面方向的正应力则可忽略。在分析动载荷下的应力和变形时,除考虑横向剪切效应外,还须考虑微段的惯性力和阻尼力矩。中厚板在机械工业中早已有广泛应用。近年来由于高压、高温和强辐射的环境要求,工程中板的厚度有所增加,很多板件均改用中厚板理论进行分析。
若中厚板位于xy平面内,在考虑横向剪力影响并忽略垂直于板面方向(z方向)的正应力情况下,中厚板受z方向分布载荷p的作用的弯曲微分方程式为:
式中ω为板的挠度;t为板厚;v为泊松比;、分别为x、y方向的横向剪力,△为拉普拉斯算符;D为弯曲刚度,其中E为弹性模量。理论上可从个方程求得ω,再由后两个方程求得Qx、Qy,然后进一步求得弯矩、扭矩。但这一偏微分方程不能直接积分,所以通常用纳维法、瑞利-里兹法、有限差分方法等方法求解。近年来,由于有限元法的发展,出现不少计算中厚板的程序,通过它们可以很方便地求得解答。从结果看,在考虑横向剪切效应后,挠度ω有所增大,自振频率和失稳临界载荷有所降低,板件中内力的变化趋于平缓。这些变化的程度都与板的厚跨比的平方成比例。
20世纪20年代,S.P. 铁木辛柯在一维梁的分析中考虑了横向剪切效应。1943年E.瑞斯纳将它推广到二维问题并导出了中厚板的微分方程。由于数学上仍有困难,目前中厚板理论应用得还不够广泛。
中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件等。通中厚板用途:广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件具体应用
锅炉钢板处于中温(350摄氏度以下)或高温状态下工作,除承受较髙的内压以外,还受到冲击,疲劳载荷以及水和蒸汽介质腐蚀作用。在锅炉制造过程中,还要经过各种冷热加工工序,如下料、卷板、焊接、热处理等。因此,要求锅炉钢板有较高的常温和中温强度,良好的焊接性和冷弯性,有一定的耐水和蒸汽等介质腐蚀和抗氧化的性能等。
中国将厚度在0.2mm以下的钢板称为极薄带,厚度为0.2-3mm的钢板称为薄板,厚度为3-20mm的钢板称为中板,厚度为20-60mm的钢板称为厚板 [2] ,厚度在60mm以上的钢板称为特厚板。
厚板、中厚板、薄板用途:
薄板
在工业发达的国家中,钢板产量约占全部钢材产量的50~60%,其中薄钢板的产量又占全部钢板的半数以上。薄钢板及带钢生产近年来的发展,一方面是由于一些重要工业部门的迅速发展对原材料品质与数量的要求有了的增长。
另一方面也是由于在现代化的技术条件下有可能大量供应品种繁多且质优的薄板、带钢,这就使各工业部门中的自动化金属加工线愈来愈多地使用薄钢板与带钢作为原料,反过来又进一步促进了薄板带钢生产的发展。
现今的薄板生产综合利用了近代冶金、机电及计算技术等科学的新成就,成为轧钢车间中能率为庞大、生产过程机械化与自动化程度高的车间,实为轧钢生产向现代化发展的。
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