通常都理想化地假定索是柔性的。 这是因为膜结构的抗弯刚度远小于应变刚度。 然而在某些情况下,索的抗弯刚度的影响可能对内力的计算有关。 您现在可以了解在哪些情况下钢丝绳的抗弯刚度会受到影响。
绳索截面对抗弯刚度的影响
木结构工程用钢索有不同的规格和尺寸。 从截面的几毫米直径开始,例如吊桥的悬索,其直径可以达到一米。 绳索直径越大,截面的惯性矩越大,因此抗弯刚度也越大。 此外,钢丝绳的惯性矩还取决于钢丝绳的直径。 在截面面积相同的情况下,由很多细小钢丝组成的钢丝绳,其惯性矩小于由几根大钢丝组成的惯性矩。
索曲率对弯曲应力的影响
为了激活抗弯刚度,需要绳索弯曲。 由弯曲产生的弯曲应力可以根据 Reuleaux 的弯矩正应力公式粗略估算。
弯曲应力在绳索强烈弯曲的截面中起主导作用,例如在集中荷载的作用点上或绳索绕过滑轮时。
柔性和刚性索的比较
下面的示例显示了水平张拉的绳索,其荷载在中间为垂直集中荷载。 对于该结构体系,比较了使用刚性索和使用理想的柔性索的结果。
虽然绳索的'抗弯刚度对总变形的影响可以忽略,但在力内力上却存在明显的差异。 与理想状态的绳索不同,抗弯绳索不仅可以承受轴力,还可以承受弯矩和剪力。 两种结构体系在整个结构体系中的正应力是相似的。 对于刚性索,只有在施加荷载的区域才会出现明显的应力峰值,即索要承受很大曲率的区域。
避免出现较大的弯曲正应力
为避免钢索尺寸过大,应尽可能减小钢索的弯曲应力。 解决方法是例如增大滑轮的直径。 另一个减少钢丝绳弯曲应力的措施是减小钢丝绳的直径。 由许多小钢丝组成的钢丝绳与由几根大钢丝组成的钢丝绳相比,对弯曲应力的敏感性更小。