压弯钢管结构计算程序
钢结构受弯构件的计算
钢结构受弯构件的计算1.受弯构件的力学模型受弯构件通常由横截面为直角梁的矩形或者工字形钢材组成。
其在受力时，会形成弯曲形状，上部为受压区，下部为受拉区。
为了进行计算，需要将受弯构件简化为力学模型，通常采用简支梁或者悬臂梁。
2.受弯构件的受力分析受弯构件在受力时，上部会形成压应力，下部会形成拉应力。
首先需要根据施加载荷的形式和大小，进行受力分析。
常见的施加载荷有集中力、均布力、温度应变和装配应变等。
3.弯矩计算弯矩是受弯构件设计中的重要参数，用于反映材料的抗弯性能。
弯矩的计算可以通过力学平衡方程和构件截面的几何特性来进行。
对于简单的受弯构件，可以根据荷载和材料性能直接计算得到弯矩值。
对于复杂的受弯构件，需要使用力学原理和数值计算方法。
4.应力计算受弯构件在承受弯矩时，会产生应力，应力的计算是结构设计中的关键环节。
主要有弯曲应力、剪应力和轴向应力。
弯曲应力是受弯构件中最主要的应力，可以通过受弯构件的弯曲截面惯性矩和截面模量来计算。
5.抗弯设计在进行抗弯设计时，需要根据弯矩和应力的计算结果，选择合适的钢材型号和截面尺寸。
一般来说，抗弯设计要满足两个条件：第一是满足弯矩设计要求，即受弯构件在设计工况下的弯矩不超过其抗弯强度；第二是满足截面抗弯设计要求，即受弯构件的截面要满足平衡力矩和压应力的要求。
6.构件验算和优化设计抗弯设计完成后，需要进行构件验算，即检查所设计的构件是否满足强度和稳定性要求。
如果验算结果不符合要求，则需要进行优化设计，重新选择钢材型号和截面尺寸，或者改变结构形式。
综上所述，钢结构受弯构件的计算涉及受力分析、弯矩计算、应力计算、抗弯设计和构件验算等多个方面。
通过合理的计算和设计，可以确保钢结构受弯构件的安全可靠性。
压弯构件计算
压弯构件计算一、压弯构件计算的一般步骤1.确定设计要求：根据具体的工程要求和规范的要求，确定设计要求，包括荷载标准、使用要求和安全系数等。
2.选择截面形式：根据压弯构件的使用条件和要求，选择合适的截面形式，一般有I形截面、H形截面等。
3.计算轴向受压承载力：根据截面的构造特点和材料的性能，计算压弯构件的轴向受压承载力。
主要考虑的因素包括材料的强度和刚度、构件的几何参数、受力形式和荷载作用方式等。
4.计算弯矩承载力：根据截面的构造特点和材料的性能，计算压弯构件的弯矩承载力。
主要考虑的因素包括材料的强度、构件的几何参数、受力形式和荷载作用方式等。
5.校核满足条件：根据设计要求和规范的要求，对计算所得的结果进行校核，确保满足结构的安全性能和使用要求。
二、压弯构件计算的关键问题在进行压弯构件计算时，需要注意以下几个关键问题：1.材料的选择：材料的选择是压弯构件计算的基础，需要根据工程的具体要求选择合适的材料。
常用的材料有普通碳素钢、低合金高强度钢等。
2.截面形式的选择：截面形式的选择对压弯构件的受力性能、承载力和刚度等起着重要的影响。
需要根据桥梁的跨度、荷载条件和使用要求等因素进行合理的选择。
3.荷载的确定：荷载的确定是进行压弯构件计算的前提条件，需要根据公路桥梁设计规范的要求，考虑静荷载、动荷载和温度荷载等因素。
4.杆件的受力分析：进行压弯构件计算时需要进行杆件的受力分析，包括轴力和弯矩的计算。
受力分析的结果将作为计算的基础，对杆件的抗弯和抗压能力进行评估。
5.截面参数的计算：截面参数的计算是压弯构件计算的关键环节，包括截面的面积、惯性矩、截面模量等参数的计算。
6.构件的稳定性分析：构件的稳定性分析是进行压弯构件计算的重要内容之一，需要考虑杆件的局部稳定和整体稳定等因素。
7.设计的合理性评估：最后需要对设计结果进行合理性评估，根据规范的要求，对计算结果进行校核和评估，确保满足结构的安全性能和使用要求。
压弯成型工艺分析与计算
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2023/5/26
压弯成型工艺分析与计算
•第一章 板料压弯工作原理
•第一节、压弯曲概述 •第二节、 弯曲件的质量分析
•第二章、管子弯曲 •第一节、管子弯曲概述
•第二节、管材弯曲形式
•第三节、管子弯曲工艺分析 •第四节、管子弯曲产生的椭圆度分析 •第五节、管子最小弯曲圆角半径
•B、当弯曲角不是900时,其回弹角则用公式计算
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压弯成型工艺分析与计算
• 2）按纯塑性弯曲计算，凸模圆角半径及角度按下式计算。 • 当板料相对弯曲半径r/t＞5 ～ 8时，凸模圆角半径和中心 角可按下式计算，在试模时再修正。
• 式中 r——工件的圆角半径（mm）；
•
rp——凸模的圆角半径（mm）；
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压弯成型工艺分析与计算
v 由于位于弯曲变形区最外侧和最内侧的材料所受的切向应力 最大，故其管壁的厚度变化也最大。因此，外侧管壁会过量 减薄。当变形程度过大时，最外侧管壁会产生裂纹，最内侧 管壁会出现失稳而起皱。同时，由于弯曲内、外侧管壁上切 向应力在法向的合力(外侧切向拉应力的合力N,向下，内侧 切向压应力的合力N2向上)的作用，使弯曲变形区的圆管横 截面在法向受压而产生畸变，即法向直径减小，横向直径增 大，从而成为近似椭圆形(见图2-2.23)。变形程度越大，则 畸变现象越严重。另外，由于从拉应力过渡到压应力的弹性 阶段的存在，卸载时外层纤维因弹性恢复而缩短，内层纤维 因弹性恢复而伸长，结果使工件弯曲的曲率和角度发生显著 变化，与模具的形状和设计要求的形状不一致，造成弯曲回 弹现象，降低了弯曲件的工艺精度。
•第六节、管子弯曲工艺方法 •第七节、弯曲回弹
钢结构工程施工单元5 拉弯和压弯构件计算
５．２ 拉弯、压弯构件的强度和刚度
• 《钢结构设计规范》（ＧＢ５００１７—２００３）中的计算公式：
•
N M f
An Wn
（５-１）
• （２）对于直接承受动力荷载的实腹式拉弯、压弯构件，截面塑性发
展后的性能研究还不够成熟，因此《钢结构设计规范》（ＧＢ５００
１７—２００３）规定以截面边缘屈服状态作为强度极限状态。对于
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５．２ 拉弯、压弯构件的强度和刚度
• ５.２.１ 拉弯、压弯构件的强度
• 拉弯构件和不致整体及局部失稳的压弯构件，其最不利截面（最大弯 矩截面或有严重削弱的截面）最终将形成塑性铰而达到承载能力极限。
• 以简单的矩形截面构件来讨论这一问题。图５-５所示为一受轴力N和
弯矩M共同作用的矩形截面构件。设N为定值而逐渐增加M。当截面边
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５．３ 实腹式压弯构件的整体稳定性
• ５.３.１ 压弯构件在弯矩作用平面内的稳定 性
• 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的抗弯刚度较大，或截面抗扭刚度 较大，或有足够的侧向支承可以阻止弯矩作用平面外的弯扭变形时， 将发生弯矩作用平面内的失稳破坏。确定压弯构件弯矩作用平面内稳 定承载能力的方法很多，可分为两类：一类是边缘屈服准则的计算方 法，一类是极限承载能力准则的计算方法。
缘纤维最大应力
N M An Wn
f y时，截面达到边缘屈服状态。当M继续增加，
最大应力一侧的塑性区将向截面内部发展，随后另一侧边缘达到屈服
并向截面内部发展，最终以整个截面屈服形成塑性铰而达到强度承载
能力极限。
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５．２ 拉弯、压弯构件的强度和刚度
• 由于拉弯、压弯构件的截面形式和工作条件不同，故其强度计算方法 所依据的应力状态亦分为如下两种：
钢结构设计规范·轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算·拉弯构件和压弯构
钢结构设计规范·轴⼼受⼒构件和拉弯、压弯构件的计算·拉弯构件和压弯构4.1.1在主平⾯内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗弯强度应按下列规定计算:`(M_x)/(γ_xW_(nx))+(M_y)/(γ_xW_(ny))≤f`（4.1.1）式中M x、M y——同⼀截⾯处绕x轴和y轴的弯矩(对⼯字形截⾯：x轴为强轴，y轴为弱轴);Wｎｘ、Wｎｙ——对x轴和y轴的净截⾯模量;γx、γy——截⾯塑性发展系数;对⼯字形截⾯γy=1.20;对箱形截⾯，γX=Y y=1.05;对其他截⾯，可按表5.2.1采⽤;f——钢材的抗弯强度设计值。
当梁受压翼缘的⾃由外伸宽度与其厚度之⽐⼤于13`sqrt(235//f_y)`⽽不超过15`sqrt(235//f_y)`时，γx=1.0。
f y应取为钢材牌号所指屈服点。
对需要计算疲劳的梁，宜取γx=γy=1.0。
4.1.2在主平⾯内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗剪强度应按下式计算:`τ=(VS)/(It_w)`(4.1.2)式中V——计算截⾯沿腹板平⾯作⽤的剪⼒;S——计算剪应⼒处以上⽑截⾯对中和轴的⾯积矩;I——⽑截⾯惯性矩;t w——腹板厚度;fv——钢材的抗剪强度设计值。
4.1.3当梁上翼缘受有沿腹板平⾯作⽤的集中荷载、且该荷载处⼜未设置⽀承加劲肋时，腹板计算⾼度上边缘的局部承压强度应按下式计算:`σ_c=(varphiF)/(t_wl_z)≤f`(4.1.3-1)式中F——集中荷载，对动⼒荷载应考虑动⼒系数;ψ——集中荷载增⼤系数;对重级.⼯作制吊车梁ψ=1. 35;对其他梁，ψ=1.0；l z——集中荷载在腹板计算⾼度上边缘的假定分布长度，按下式计算:l2=a+5h y+2h R ( 4.1.3-2 )a——集中荷载沿梁跨度⽅向的⽀承长度，对钢轨上的轮压可取50mm;h y——⾃梁顶⾯⾄腹板计算⾼度上边缘的距离;h R——轨道的⾼度，对梁顶⽆轨道的梁h R=0;f——钢材的抗压强度设计值。
基本计算拉弯和压弯构件的强度与稳定计算
拉弯和压弯构件的强度与稳定计算1．拉弯和压弯构件的强度计算考虑部分截面发展塑性，《规范》规定的拉弯和压弯构件的强度计算式f W M A N nxx x n ≤+γ （6-1）承受双向弯矩的拉弯或压弯构件，《规范》采用了与式（6-1）相衔接的线性公式f W M W M A Nnyy y nx x x n ≤++γγ （6-2）式中：n A ——净截面面积；nx W 、ny W ——对x 轴和y 轴的净截面模量；x γ、y γ——截面塑性发展系数。
当压弯构件受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比t b /＞y f /23513，但不超过yf /23515时，应取x γ＝1.0。
对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件，宜取x γ＝y γ＝1.0，即不考虑截面塑性发展，按弹性应力状态计算。
2．实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算目前确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多，可分为两大类，一类是边缘屈服准则的计算方法，一类是精度较高的数值计算方法。
按边缘屈服准则推导的相关公式y Ex x x xx f N N W M AN =⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+ϕϕ11（6-4）式中：x ϕ——在弯矩作用平面内的轴心受压构件整体稳定系数。
边缘纤维屈服准则认为当构件截面最大受压纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏，更适用于格构式构件。
实腹式压弯构件当受压最大边缘刚开始屈服时尚有较大的强度储备，即容许截面塑性深入。
因此若要反映构件的实际受力情况，宜采用最大强度准则，即以具有各种初始缺陷的构件为计算模型，求解其极限承载力。
弯矩沿杆长均匀分布的两端铰支压弯构件，《规范》采用数值计算方法，考虑构件存在l/1000的初弯曲和实测的残余应力分布，算出了近200条压弯构件极限承载力曲线。
然后《规范》借用了弹性压弯构件边缘纤维屈服时计算公式的形式，经过数值运算，得出比较符合实际又能满足工程精度要求的实用相关公式y Ex px xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+8.01ϕ（6-5）式中：px W ——截面塑性模量。
拉弯和压弯构件计算
N A
mx M x ) xW2 x (11.25 N / N Ex
f
（6.14）
W2 — x
受拉侧最外纤维的毛截面抵抗矩；
二、弯矩作用平面外的稳定
根据第四章的推导，构件在发生弯扭屈曲时，其临界条件：
N N N Ey M 1 1 =0 N N N Ey Ey z M cr
纯框架[未设支撑结构（剪力墙、支撑架、抗剪筒体）]
支撑框架 强支撑框架 弱支撑框架
框架柱上端与横梁刚接。横梁对柱的约束作用取 决于横梁的线刚度与柱的线刚度的比值，即：
I1 K1 =
对于单层多跨框架：
I
l H
I1 K1 =
l1 I
I + 2 H
l2
确定框架柱的计算长度通常根据稳定理论， 并作如下假设：
三、压弯构件的局部稳 定
如果组成构件的板件过薄，薄板可能会先于构件整体失稳， 与轴心受压构件和受弯构件相同，即限制翼缘和腹板的宽 厚比及高厚比。 1. 受压翼缘的局部稳定 受力情况与 受弯构件基 本相同
第七章 拉弯和压弯构件
压弯构件翼缘板的宽厚比限值同受弯构件 （1）工字形截面 （2） 箱形截面 腹板之间的 受压翼缘 2. 腹板的局部稳定 根据分析，腹板宽厚比限值与应力梯度和长细比有关
第七章 拉弯和压弯构件
tx M x N + f y A bW1x
y
——弯距作用平面外轴心受压构件的稳定系数；
M x ——所计算构件段范围内的最大弯距设计； η ——截面影响系数，箱形截面取0.7，其他截面取1.0
βtx ——等效弯矩系数；
b
——均匀弯曲梁的整体稳定系数。
弯管知识详解及计算下料方法
弯管知识详解及计算下料方法弯管按其制作方法不同，可分为煨制弯管、冲压弯管和焊接弯管。
煨制弯管又分为冷煨和热煨两种。
本章着重介绍常用煨管设备的结构特点、性能及操作等方面的知识，以及煨制弯管的下料计算。
01弯管的一般知识弯管是改变管道方向的管件。
在管子交叉、转弯、绕梁等处，都可以看到弯管。
煨制弯管具有较好的伸缩性、耐压高、阻力小等优点。
因此，在施工中常被采用。
弯管的主要形式有：各种角度的弯头、U形管、来回弯(或称乙字弯)和弧形弯管等，如图1—1所示。
弯头是带有一个任意弯曲角的管件，它被用在管子的转弯处。
弯头的弯曲半径用R表示。
R较大时，管子的弯曲部分就较大，弯管就比较平滑；R较小时，管子的弯曲部分就较小，弯得就较急。
来回弯是带有两个弯曲角(一般为135°)的管件。
来回弯管子弯曲端中心线间的距离叫做来回弯的高度，用字母h表示。
室内采暖立支管与干管及散热器连接，管道与不在同一平面上的接点连接时，一般需采用来回弯。
U形管是成正半圆形的管件。
管子的两端中心线问的距离d等于两倍弯曲半径R。
U形管可代替两个90°弯头，经常用来连接上下配置的两个圆翼形散热器。
图1-1弯管的主要形式弧形弯管是带有三个弯曲角的管件。
中间角一般成90°，侧角成135°。
弧形弯管用于绕过其它管子，在有冷热水供应的卫生设备配管时，经常采用弧形弯管。
弯管尺寸由管径、弯曲角度和弯曲半径三者确定。
弯曲角度根据图纸和施工现场实际情况确定，然后制出样板，照样板煨制并按样板检查煨制管件弯曲角度是否符合要求。
样板可用圆钢煨制，圆钢的直径根据所煨管径的大小选用，10-14mm即可。
弯管的弯曲半径应按管径大小、设计要求及有关规定而定。
既不能过大，也末虚选得太小。
因为弯曲半径过大，不但用材料多，而且管子弯曲部分所占的地方也大，这样会给管道装配带来困难；弯曲半径选得太小时，弯头背部管壁由于过分伸长而减薄，使其强度降低，而在弯头里侧管壁被压缩，形成皱纹状态。
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数据输出
一、常规数据
钢管内径d1=d-2t (mm) 截面惯性矩I=π *(d4-d14)/64 (mm4) 1/2 截面回转半径i=(I/A) (mm) 塑性发展系数γ 788 3.27E+09 284.31 1.15 截面面积A=π *(d2-d12)/4 (mm2) 截面抵抗矩W=2I/d (mm3) 构件长细比λ x=l0x/i 构件长细比λ y=l0y/i 4.0E+04 7.97E+06 105.5 105.5
二、径厚比验算
验算 d/t ≤ 100*(235/fy) 满足
三、刚度验算
构件容许长细比[λ ] 150 刚度验算 Max[λ x,λ y]<[λ ] 满足
四、强度验算
N/A+M/γ W (N/mm2)
104.06
验算 N/A+M/γ W ≤内 1.375 构件所属的截面类型 λ x'=(fy/E)1/2*λ x/π 系数α 1 系数α 2 0.600 系数α 3 0.300 欧拉临界力NEx=π 2EA/λ x2 (KN) 当λ x'＞0.215时，稳定系数ψ x={(α 2+α 3λ x'+λ x'2)-[(α 2+α 3λ x'+λ x'2)2-4λ x'2]1/2}/2λ x'2 2 当λ x'≤0.215时，稳定系数ψ x=1-α 1λ x' 局部稳定系数φ =1 （d/t≤60时）；φ =1.64-0.23*(d/t)1/4 （d/t>60时） N/ψ xA+β mMx/γ W(1-0.8N/NEx) (N/mm2) 验算 N/ψ xA+β mMx/γ W(1-0.8N/NEx) ≤ φ f ⒉弯矩平面外 不需验算 λ y'=(fy/E)1/2*λ y/π 当λ y'〉0.215时，稳定系数ψ y={(α 2+α 3λ y'+λ y'2)-[(α 2+α 3λ y'+λ y'2)2-4λ y'2]1/2}/2λ y'2 当λ y'≤0.215时，稳定系数ψ y=1-α 1λ y'2 N/ψ yA+0.7Mx/W (N/mm2) b类 0.965 7.4E+03 0.398 1.0000 194.17 满足
验算 N/ψ yA+0.7Mx/W ≤ φ f
数据输入
钢管外径d (mm) 管壁厚度t (mm) 钢材抗压强度设计值f (N/mm2) 钢材屈服强度值fy (N/mm2) 钢材弹性模量E (N/mm2) 820 16.0 315 345 2.06E+05 轴心压力N (KN) 最大弯矩Mx (KN· m) 计算长度l0x (mm) 计算长度l0y (mm) 等效弯矩系数β m 2000.00 500.00 30000 30000 1.0