徐 莹

(河北省廊坊市大厂回族自治县职业技术教育中心，河北廊坊 065300)

0 引言

工程结构中，梁作为主要受弯构件承当上部荷载，并把荷载传给柱子或者承重墙体［1－3］。如果满足跨度相同，横截面积相同两个条件，这就意味着用的材料量是相同的。在材料量固定的前提下，如果此时所受荷载也相同，仅由于横截面积形状不同得到的力学效果也是有差异的，本文试图找到每种横截面积梁的受力特点，从力学角度解析其不同。

1 弯曲梁抗弯理论基础及模型建立基本前提

1.1 弯曲梁抗弯理论基础

由固体力学可知，弯曲梁的正应力计算公式为［4－6］:

其中:σmax—弯曲梁最大正应力;Mmax—最大弯矩;IZ—惯性矩;WZ—抗弯截面系数。

通过公式(2)可知，在其它条件相同条件下，梁的抗弯性能好坏和梁的抗弯截面系数WZ密切相关，即使横截面积相同，但是不同的布置方式也会使WZ变化很大，正常情况下我们设计梁截面时候都要尽可能追求大的WZ，这样才能保证最大正应力σmax不会超过材料的容许正应力［σ］。

1.2 基本参数

本次分析采用大型通用有限元软件ANSYS，采用SOLID45单元进行数值模拟，SOLID45单元用于构造三维固体结构，单元通过8个节点来定义，每个节点有3个沿着XYZ方向的平移自由度，此单元具有塑性、蠕变、膨胀、盈利强化、大变形能力，因此非常适合用来模拟三维的钢材及混凝土［7－8］。边界条件:为了真实再现工程实际情况，因此梁的左右两端施加全方位约束。本次分析采用的基本几何和力学参数见表1。

表……