扭转梁-简介
图技术讲堂之详解纵臂扭转梁式非独立悬架
决定操控性能汽车悬挂系统结构解析料子足决定操控性能汽车悬挂系统结构解析悬挂对于汽车的操控性能有着决定性的作用，不同构造的悬挂有着不同的操控性能。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。
多连杆悬挂，就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构，其连杆数比普通的悬挂要多一些，一般把连杆数为三或以上的悬挂称为多连杆悬挂。
强柱弱梁nickelchem强柱弱梁。
先科普一下，为什么希望框架结构的破坏遵循强柱弱梁的模式呢？如下图所示（红点表示塑性铰），左边为强柱弱梁模式（即梁铰机制），框架结构中的梁端首先屈服，形成塑性铰，耗散地震输入能量，保护框架柱。
因此在能力设计法中将梁铰机制（或者允许出现梁柱铰混合机制）作为框架结构的预期破坏模式，于是有了所谓的强柱弱梁的设计概念。
桥梁钢-混凝土组合结构设计原理Luqiaocn面向21世纪交通版高等学校试用教材:本书共三部分十一章,包括钢——混凝土组合梁结构、预弯组合梁结构和钢管混凝土结构。
主要讲解了三种组合结构的基本概念、设计原理和方法、结构特性和施工要点。
软硬有道汽车白车身安全部位详细解析shiwuji乘员舱一般由车身立柱、底板总成和车顶总成三部分组成。
这些立柱除了有支撑车身顶盖、保证车身车顶强度的共同作用外，立柱的刚度又很大程度上决定了车身的整体刚度，因此在整个车身结构中，立柱是关键件，它要有很高的刚度。
底板总成。
一个完整的底板总成由底板纵梁、车身横梁（因为汽车座椅一般装在该横梁上，也称为座椅横梁）、地板和门槛总成组成。
底板横梁也叫座椅横梁，其主要的作用也是两个：一是承载座椅以及乘员重量；半挂车详细分类gooney0低平板半挂车结构和装载低平板半挂车通常采用凹梁式（或者井型）车架，既车架前段为鹅颈（鹅颈前段的牵引销与牵引车上的牵引鞍座相连，鹅颈后端与半挂车架相连），中段为货台（车架最低部分），后端为轮架（含车轮）。
薄壁箱梁扭转理论讲解
基于扭转理论的优化设计目标是寻找 最优的梁截面尺寸、材料分布和结构 布局，以实现最小的重量、最大的承 载能力和最佳的稳定性。
03
优化设计的方法
常用的优化设计方法包括有限元法、 有限差分法和离散元素法等。这些方 法可以通过迭代计算，不断调整设计 方案，以实现最优的设计结果。
优化设计的目标与方法
优化设计的目标
转动惯量
薄壁箱梁的转动惯量决定 了其抵抗扭矩变化的稳定 性。
提高抗扭性能的措施
优化截面尺寸
通过调整薄壁箱梁的截面尺寸，提高其抗扭刚 度。
选择高强度材料
使用高强度材料可以降低扭矩作用下梁的变形。
加强连接构造
通过增加连接构造，提高薄壁箱梁的整体稳定性，从而提高其抗扭性能。
抗扭性能的实验研究
实验设备
需要使用专门的实验设备来模拟薄壁箱梁在扭矩作用 下的表现。
02 薄壁箱梁的扭转理论
扭转理论的定义与原理
定义
薄壁箱梁的扭转理论是指研究薄壁箱梁 在扭矩作用下的变形和应力分布的理论 。
VS
原理
薄壁箱梁的扭转理论基于弹性力学的基本 原理，考虑了剪切变形和剪切力的影响， 采用适当的简化假设和数学模型来描述扭 矩作用下薄壁箱梁的力学行为。
扭转理论的计算方法
解析法
优化设计的实践案例
案例一
某大型桥梁的薄壁箱梁设计。通过基于扭转理论的优化设计，成功地减小了梁 的重量，提高了承载能力和稳定性。同时，也降低了材料的消耗和成本。
案例二
某高速列车的车体结构设计。采用薄壁箱梁作为主要承重结构，通过优化设计， 实现了车体的轻量化和高强度。这提高了列车运行的安全性和稳定性。
实验过程
通过观察和记录薄壁箱梁在扭矩作用下的变形情况， 分析其抗扭性能。
薄壁箱梁的扭转和畸变理论-文档资料
自由扭转 约束扭转增量
主广义扇性静矩
4、约束扭转扭角微分方程
根据截面上内外扭矩平衡
根据截面上纵向位移协调
翘曲系数 截面极惯矩
合并两微分方程后得到
约束扭转的弯 扭特性系数
常用边 界条件
箱梁的畸变应力
1、弹性地基梁比拟法基本原理
畸变角微分方程
弹性地基梁微分方程
弹性地基梁与受畸荷载箱梁各物理量 之间相似关系
的 主 弯扭刚度比
要 增大抗扭惯矩可以大大减小扭转变形
因
素 扇性惯矩
曲线桥
平 计算方法综述
面
–杆系结构力学+横向分布
弯
–有限元法
桥
• 梁格法
的
• 板壳单元
设
计
计
算
线桥
平 面 曲 梁 的 变 形 微 分 方 程
混凝土徐变
定义 混凝土在不变荷载长期作用下，其应
变随时间而继续增长的现象称为混凝土的 徐变。 特点
T形梁翼板有效分布宽度
T 梁 有 效 分 布 宽 度
无承托：B=δ+2λ 有承托： B=δ+2λ+承托宽度
曲线桥
漳 龙 高 速 公 路
曲线桥
弯 拱 桥
曲线桥
弯 连 续 刚 构
曲线桥
弯 立 交 桥
曲线桥
弯 立 交 桥
曲线桥
由于曲率的影响，梁截面在发生竖向弯 受 曲时，必然产生扭转，而这种扭转作用又 力 将导致梁的挠曲变形，称之为“弯—扭” 特 耦合作用 点
徐变的发展规律是先快后慢，通常在 最初六个月内可完成最终徐变量的70-80%， 第一年内可完成90%左右，其余部分在以后 几年内逐步完成，经过2-5年徐变基本结束。
梁的扭转
Mt
tds t ds
(4.3.4)
其中积分是对截面各板件厚度中线的闭路积分
任一点处的剪应力为：
Mt 2 At
A为截面中心线所围面积
(4.3.5)
闭口截面的抗扭能力要比开口截面的抗扭能力更强。
2 开口截面构件的约束扭转
特点：由于支座的阻碍或其 它原因，受扭构件的截面不 能完全自由地翘曲（翘曲受 到约束）。 结果： 截面纤维纵向伸缩受 到约束，产生纵向翘曲正应 力 ，并伴随产生翘曲剪应 力 。翘曲剪应力绕截面剪 心形成抵抗翘曲扭矩M的能 力。总扭距分为自由扭距和 翘曲扭距两部分。构件扭转 平衡方程为：
第四章 受弯构件的计算原理
梁的扭转
1 自由扭转
当作用在梁上的剪力没有通过剪力中心时梁不仅产生弯曲变形，还 将绕剪力中心发生扭转。 如果梁中的各纤维沿纵向伸长 或缩短不受约束，则为自由扭转。
z
y
A M
C
x M
B D
z
图1 工字形截面构件自由扭转
图2 自由扭转剪应力
开口薄壁构件自由扭转时，截面上只有剪应力，其分布情况为 在壁厚范围内组成一个封闭的剪力流，剪应力的方向与壁厚中心线 平行，大小沿壁厚直线变化，中心线处为零，壁内外边缘处为最大 t , t的大小与构件扭转角的变化率 成正比。此剪力流形成抵抗外 扭矩的合力矩GIt 。
板件边缘的最大剪应力t与Mt的关系为：
k I t bi ti3 3
(2)
k的取值： 槽钢： T形钢： I字钢： 角钢： k=1.12 k=1.15 k=1.20 k=1.00
M tt It
(3)
闭口薄壁构件自由扭转时，截面上的剪应力分布与开口截面完 全不同，闭口截面壁厚两侧剪应力方向相同，薄壁截面可认为剪应 力沿厚度均匀分布，方向与截面中线相切，沿构件截面任意处 t为 常数
薄壁箱梁扭转理论
Mk GI d
曲率
１ M (形式类似弯曲： ＝ ) EI
Mｋ 代入 u ( z ) 表达式，则纵向位移： 将 t ， s ds s u( z) u0 ( z) ( z ) ( z ) ds
ds t
s 0
t
0
u 0 ( z ) ( z )[ ds
( s ) ds
0
s
s
ds
0
/
ds
薄壁箱梁的约束扭转
（1） 基本假定
众所周知，乌曼斯基闭口薄壁直杆约束扭转理论应用以下三个基 本假定： ①横截面的周边不变形； ②横截面上法向应力和剪应力沿壁厚是均匀分布的； ③横截面上纵向位移沿本截面的分布规律与自由扭转时是相同的
令纵向位移为 u ( z , s ) ， z 表示沿跨径， 当闭口截面只发生自由扭转时，有
E w ( Z S ) 2 1
Mk
E dz w E ( z) 2 1 ds u（z） M A u( z) vM u ( z ) ( z ) Z u0 y z s ( z ) ( z ) ] w E[u0 (3 24) ( z )是未定的，我们可以利用平衡条件来消去它，因为箱梁 上式中 u 0 截面上只有扭矩 M k ，其引起翘曲正应力 w 自相平衡，既正应力
s s
q
ds
（阴影部分 ，ds为三角形底边， 为高， 1 ds 为三角形面 2 积） Mk q （ 为周边所围面积的2倍）
qMk t
2. 扭矩M k 、扭率 和纵向位移 u 的关 Mk 系 我们假设 z 为梁 轴方向， u 为纵 向位移，v 为箱 dz 边 s 切线方向的 ds 位移：
混凝土梁的扭转分析原理
混凝土梁的扭转分析原理一、引言混凝土梁广泛应用于建筑结构中，是承载结构荷载的主要构件之一。
在实际工程中，混凝土梁受到的内力不仅包括弯曲力和剪力，还可能承受一定的扭矩作用。
因此，混凝土梁的扭转分析具有重要的理论和实际意义。
本文将介绍混凝土梁的扭转分析原理。
二、混凝土梁的扭转模型混凝土梁的扭转分析需要建立一个合理的扭转模型。
通常情况下，混凝土梁的扭转模型可以分为三种：薄壁圆管模型、实心圆柱模型和矩形梁模型。
其中，矩形梁模型是最常用的模型。
矩形梁模型假设混凝土梁是一个长方形截面，其受到的扭转作用主要通过梁的边缘传递到混凝土的顶部和底部。
在扭转作用下，混凝土梁的顶部和底部将分别发生一个相对位移，产生一定的剪应力。
因此，矩形梁模型中考虑了混凝土梁的剪应力和扭转应力的相互作用。
三、混凝土梁的扭转方程在矩形梁模型中，混凝土梁的扭转方程可以通过应力平衡和位移平衡两个方程来求解。
具体来说，假设混凝土梁的长度为L，宽度为b，高度为h，扭矩为T，角度为θ，剪力为V，剪跨比为a，则混凝土梁的扭转方程可以表示为：（1）扭转应力平衡方程：τxy =Gθ其中，τxy表示混凝土梁中任意一点的剪应力，G表示混凝土的剪模量。
（2）位移平衡方程：∂^2w/∂x^2 + ∂^2w/∂y^2 = 0其中，w表示混凝土梁的截面变形，x和y分别表示梁截面的水平和垂直方向。
通过对方程（1）和方程（2）的求解，可以得到混凝土梁的扭转角度θ和剪应力τxy的分布情况。
四、混凝土梁的扭转应力混凝土梁的扭转应力主要由两部分组成：剪应力和扭转剪应力。
其中，剪应力是由于混凝土梁中的剪力产生的，而扭转剪应力则是由于扭矩作用产生的。
在扭转作用下，混凝土梁的顶部和底部将分别发生一个相对位移，产生一定的剪应力。
同时，由于混凝土梁的受力状态是三维应力状态，因此还会产生一定的扭转剪应力。
扭转剪应力的大小与混凝土梁的几何形状和材料性质有关。
五、混凝土梁的扭转强度混凝土梁的扭转强度是指混凝土梁在承受扭转作用时能够承受的最大弯矩或最大剪力。
关于钢梁扭转计算
关于钢梁扭转计算钢梁扭转计算是在工程领域中常见的一项计算任务。
钢梁扭转计算的目的是确定钢梁在受到扭矩作用时的变形情况以及承载能力，从而确保钢梁的安全可靠性。
以下是有关钢梁扭转计算的详细信息。
1.扭转的基本概念和原理扭转是指材料沿着其长度轴线的旋转变形，是一种常见的受力类型。
在钢梁中，扭转力产生的扭转力矩将导致梁的变形，这可能会对梁的结构完整性和安全性产生负面影响。
2.材料性质的影响扭转力会对材料的刚度、强度和变形能力产生影响。
因此，在钢梁扭转计算中，需要考虑材料的弹性模量、剪切模量、屈服强度以及断裂强度等性质参数。
3.钢梁扭转计算的方法钢梁扭转计算的方法通常基于不同的假设和数学模型。
其中最常用的方法是欧拉－伯努利梁理论和李维型公式。
欧拉－伯努利梁理论适用于长而细的钢梁，假设梁在扭转作用下变形的主要情况是纯弯曲。
李维型公式则适用于短而肥的钢梁，考虑了梁在扭转作用下的剪切变形。
4.扭矩计算钢梁扭转计算的第一步是计算扭矩的大小。
扭矩可以通过外力作用或者梁自身变形产生。
外力作用的扭矩通常可以通过力的大小和作用点距离中心轴线的距离计算得到。
梁自身变形产生的扭矩则需要根据梁的几何形状和变形情况进行计算。
5.变形计算钢梁在受到扭矩作用时，会发生形变。
根据不同的扭转计算方法，可以计算出梁的变形情况。
这些变形包括扭转角度、剪应力分布、剪切变形等。
通过计算这些变形，可以评估钢梁在受到扭矩时的变形程度。
6.承载能力计算钢梁受到扭矩作用时，变形可能会影响其承载能力。
根据梁的几何形状、材料性质和变形情况，可以计算出钢梁在扭转力作用下的承载能力。
这通常包括弯矩和剪切力的计算。
7.安全评估在进行钢梁扭转计算时，需要进行安全评估，以确保钢梁的结构完整性和可靠性。
安全评估通常基于设计规范和标准，并采用安全系数等参数进行计算。
总之，钢梁扭转计算是一项复杂的工程任务，需要考虑材料性质、力学理论、几何形状和变形情况等多个因素。
通过正确地进行钢梁扭转计算，可以确保钢梁在受到扭矩作用时具有足够的承载能力和结构完整性。
矩形梁扭转
矩形梁扭转
矩形梁扭转是指在矩形梁上施加扭矩时，梁发生的扭转变形。
矩形梁是一种常见的结构形式，在工程中被广泛应用于桥梁、建筑物和机械设备等领域。
研究矩形梁的扭转行为对于工程设计和结构分析具有重要意义。
矩形梁扭转的特点是在梁的截面上会发生剪应力和剪应力流。
在扭转过程中，梁的上下表面会发生相对位移，造成梁的截面发生变形。
这种变形会导致梁的剪应力分布不均匀，从而影响梁的强度和刚度。
矩形梁扭转的计算方法有很多种，其中最常用的方法是通过应变能原理进行分析。
应变能原理是一种基于能量守恒的方法，通过计算应变能的变化来得到梁的扭转刚度和变形。
根据应变能原理，可以得到矩形梁扭转刚度的表达式，进而计算出梁的扭转角和最大剪应力。
在实际工程中，为了提高矩形梁的扭转刚度和强度，常常采用一些增强措施。
例如，在梁的截面上加装钢板、混凝土或纤维增强材料等，以增加梁的抗扭能力。
此外，在梁的设计和施工中，还需要考虑梁的正交弹性变形和非线性变形等因素，以确保梁在扭转过程中的稳定性和安全性。
矩形梁的扭转行为是一项复杂的工程问题，需要综合考虑材料的力
学性能、结构的几何形状和加载条件等因素。
通过合理的设计和分析，可以有效地提高矩形梁的抗扭能力和使用性能，保证工程结构的安全可靠性。
在未来的工程实践中，需要进一步研究和探索矩形梁扭转的理论和方法，以满足日益复杂和多样化的工程需求。
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1、概念
扭转梁悬架，是一种半独立悬架（严格意义上来说，悬
架只有两类独立和非独立，但扭转梁悬架又有别于客车，货车，小面包车上的非独立悬架，扭转梁式悬架通常也
被冠以另一个头衔——半独立式悬架）。
2、结构，见下图：
简介：纵臂扭转梁式悬架由两个纵向摆臂和一个可在一
定程度上扭转形变的扭转横梁组成，弹簧和减震器一般
布置在纵臂后端靠近车轮轴承座的位置。
重要部分——横梁：从中间切开，去看它的横截面积，
基本上我们可以将其分为开口和闭口两大类，开口的可
以呈V型、U型，闭口的多为由空心圆钢管经过冲压成
形的V型。
横梁通过冲压形成变截面的扭转梁，两端冲
压较少，或保持原截面不冲压，以尽可能提高两端的刚
度来保持稳定性。
这种技术国内不成熟，不过我们公司
好像这个管状冲压件技术是个突破。
3、功能：
在我看来扭力梁悬架只能在一定程度上缓解侧倾，降低
对轮胎的磨损，舒适度上肯定不及独立悬架，优与非独
立悬架。
4、优点：
由于整个悬架系统只有一个大部件构成，因此相比复杂
的双叉臂、多连杆等，结构要简单得多。
被焊接成H型
的悬架整体安装在车身上，摇臂与车身只有两个连接点，所以装配起来也很简单，而成本低也这正是这个级别车
型所需要的。
另外，悬架整体所占用空间也相对较小。
5、缺点：
承载性能差、抗侧倾能力较弱、减震性能差、舒适性有
限。
由于其运作方式接近非独立悬挂，因而无论是滤震
性还是操控性，都远不及传统的独立悬挂。
此外，在转
弯时，扭力梁会因为左右侧的差动，而使得后轮与前轮
“较劲”，转向性能较差。
而且由于扭力梁是整体式的，
轮子的主销内倾、主销后倾（调节扭力梁高度可以改变）
以及束角等参数，无法通过常规性手段来主动更改，操
控性方面，可塑性也相当有限。
说白了，扭力梁的存在
价值，也就是“省地儿”。
6、扭力梁的趋势
在2011上海国际车展上，德国的知名汽车零部件制造
商就展示了新设计的扭力梁后悬挂总成。
一般的扭力梁
后悬挂，后轮的制动桥、车轮轴承全都集成在扭力梁的
臂上。
而ZF所展示的新技术，则是把扭力梁与后轮Hub
独立开来，也就是说，后轮的Hub是一个半活动部件，
被固定在扭力梁上。
可以通过改变Hub的固定点，来修
改后轮的静态定位数值。
这对于改善扭力梁行驶性能，
尤其是弯道性能，可以通过调整前束、主销内倾等参数
来改善。
不过，对于成本低廉的传统扭力梁悬挂，新技
术的量产成本，会是一个影响车厂是否采用的关键因素。
上些图片帮助大家理解：。