聊聊“弯曲应力”的几个关键要点！

在结构工程领域，“弯曲应力”是个很重要也很基础的概念。

弯曲应力常常伴随构件受弯的时候产生，构件受弯会导致截面中性轴一侧受拉、一侧受压，对应的拉应力、压应力也被叫做弯曲拉应力、弯曲压应力。

正确理解弯曲应力，有助于工程师设计安全的产品，并优化产品结构。

一、什么是弯曲应力?

如上所说，弯曲应力产自于受弯构件。

可以说凡是承受弯矩的构件都会产生弯曲应力。弯曲应力本质上是描述构件在弯矩作用下构件截面应力分布的一种表达方式，也是描述构件抵抗弯矩的一种能力。

弯曲应力沿截面的分布常常是不均匀的，如图1所示。

图1上侧弯曲压应力，下侧弯曲拉应力

拿矩形梁受到正弯矩为例，矩形截面中性轴上侧区域受到压应力，且应力大小自中性轴从0开始线性增大，中性轴下侧区域受到拉应力，且应力大小自中性轴从0开始线性增大。

之所以说“线性”是因为弹性工作阶段是分析弯曲应力的前提之一。

二、弯曲应力的计算

弯曲应力本质上还是拉/压应力，差别只是在于这种拉/压应力是构件受弯情况下的应力，而且是拉/压应力共存的一种应力形态。

在产品设计过程中，可以根据材料的允许弯曲强度和预设产品截面尺寸确定产品的抗弯能力，其中材料的允许弯曲强度通常可以取屈服强度的60%(美国标准)。

此外，要注意的是不同材料承受拉应力和压应力能力不同，验算产品承载力侧重点也不一样。

比如混凝土的抗压强度远大于抗拉强度，在受弯分析时，其抗拉能力起控制作用(通过布置钢筋承担拉力的情况在所不问)，重点应分析强度相对较弱的抗拉强度。

三、弯曲应力与拉应力的区别

首先是测试方法不同。拉应力是通过轴向拉伸试验获得(图2)，弯曲应力则是将构件两端设置滑动支座，跨中施加集中荷载(图3)。

图2拉力试验工装

图3弯曲试验工装

再有是应力分布不同。拉应力是均布于构件截面的，而弯曲应力在构件截面上非均匀分布。

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