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薄壁杆件力学 主扇性坐标的求解



2������ ∙ ������ ∙ 2 + ������
2 ∙ 2������
=
������ 3
并作出坐标 y 图如图 2 所示。以腹板中点 O 为参考极点,腹板与上翼缘板
交点 1 为积分起点,作出参考扇性坐标 ω1 图如图 3 所示。
图 2 坐标 y 图
图 3 参考扇性坐标 ω1 图
利用图 2 和图 3,由公式������������������ = ∫ ������1������������������ = ∫0������ ������1������������������������,可求出
作出坐标 x 图如图 5 所示。以腹板与上翼缘板交点 O 为参考极点,腹板与 下翼缘板交点 1 为积分起点,作出参考扇性坐标 ω1 图如图 6 所示。
图 5 坐标 x 图
图 6 参考扇性坐标 ω1 图
利用图 5 和图 6,由公式������������������ = ∫ ������1������������������ = ∫0������ ������1������������������������,可求出
1 6
������4������
5 6
������3������
=
1 5
������
因此剪心在
O
点下侧1
5
������处,由此作出主扇性坐标
ω0
图如图
7
所示。
图 7 主扇性坐标 ω0 图
问题:利用参考扇性坐标确定如图 1 所示各断面的扭心位置,并作出主扇性坐标 ω0 图。
(a)
(b)
图 1 断面尺寸图
解:(a) 槽型断面 此断面具有横向对称轴,故形心在该对称轴上,形心 C 到腹板中线的距离������������

������������
=
2������

������

������ 2
������
因此剪心在腹板左侧3
7
������处,由此作出主扇性坐标
ω0
图如图
4
所示。
图 4 主扇性坐标 ω0 图
(b) 工字型断面 由于该断面具有竖向对称轴,所以形心必在该对称轴上。由于在此题中只需
要求得断面的坐标 x 图,所以不必求得形心的准确位置,只需要大致确定形心位 置为 C 点,建立坐标系 x-y。

������2
+
1 12
������

(2������)3
=
14 3
������3������
所以剪心偏心距������������为
������������
=
������������������ ������������
=
−2������4������
14 3
������3������
=

3 7
������������������
=
2

(−
1 2
������

������2

������

2������)
=
−2������4������
而绕 x 轴的惯性矩������������为
������������
=

������2������������������
=
2

2������

������

1 2

������2

2������ 3

������
+
2

1 2

������ 2 (2)

������ 3

2������
=
5 6
������3������
所以剪心偏心距������������为
������������
=

������������������ ������������
=


������������������
=
2

(−
1 2

������ 2

������2 2

2 3

������ 2

2������)
=
1 −6
������4������
而绕 y 轴的惯性矩������������为
������������
=

������2������������������
=
2
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