弯曲杆件正应力计算公式

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工程力学(杆件弯曲受力分析计算)

教学设计三杆件弯曲受力分析计算在学习绘制杆件弯曲受力分析图后，我们来学习一下杆件的弯曲受力分析计算，即我们杆件弯曲时在横截面上产生的弯曲正应力和弯曲剪应力的计算。

问题一，杆件弯曲横截面正应力计算问题梁在弯曲变形时，梁轴线方向截面纤维曲线，下部拉伸变长，上部压缩变短。

我们选取杆件的某段横截面，其截面上某处的微分段面积dA如图8.2所示。

由该截面的积分得到，截面为弯矩M大小为公式8.1。

（公式8.1）根据广义胡可定律得到公式8.2与弯曲应变几何条件分析公式8.3得到公式8.4。

（公式8.2）（公式8.3）（公式8.4）其中，ρ为梁弯曲的曲率半径。

将公式8.4和8.1合并得到公式8.5。

（公式8.5）分析公式8.5，其中：为截面绕Z轴的惯性矩。

公式8.5变形为8.6。

ρρρρρεyydxdx==-+=∆=dθdθdθdθy)dθ(⎰⋅=AyM dAσεσ⋅=EρεσyEE==⎰⎰⎰=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⋅=AA AyEyyEyM dAdAdA2ρρσZAIy=⎰dA2（公式8.6）将公式8.6与公式8.4合并，得到公式8.7（公式8.7）公式8.7为杆件弯曲截面上弯曲正应力一般计算公式。

如图8.2所示，y 为惯性轴到所计算应力位置的距离，分析公式我们发现当y 为0时，截面正应力为零，当y 等于截面高度一半时，截面正应力最大，说明在杆件中间有一条纤维线在受力弯曲时既不拉伸变长也不压缩变短，我们称这条纤维曲线为杆件的中性轴，此轴所在的水平层称为中性层，而在杆件截面上下边缘处，存在最大弯曲拉应力和最大弯曲压应力，也就是极值问题的出现。

我们引入新的物理量W ，抗弯截面模量，它的计算式为8.8。

（公式8.8）公式8.7可以化简为极值公式8.9。

（公式8.9）例题分析讲解【例1】图8.3所示，悬臂矩形截面杆件，截面O 1上有A 、B 、C 、D 点，求它们的弯曲正应力。

【解】计算悬臂梁的弯矩计算梁截面的惯性矩计算抗弯截面模量计算各点的正应力yIW Z=m kN 6.488.130212⋅=⨯⨯=M 001067.0124.02.01233=⨯==bh I 00533.0124.02.0622=⨯==bh W Z WM Z =σZZ I E M ⋅=ρ1y I M ZZ=σ（拉）MPa 12.900533.06.48===Z Z a W M σ（压）m 9.12kN a d ⋅=-=σσ0b =σ（压）4.55MPa 0.1106700.06.48b c =⨯==y I M Z Z σ问题二，杆件弯曲横截面剪应力计算问题与弯曲正应力不同，在截面上各点的弯曲剪应力指向相同，不论是否在中性层的上侧还是下侧；在同一剪力段，同一层的各点剪应力大小相同。

工程力学常用公式

工程力学常用公式3、伸长率：* 1。

％断面收缩率：字100%5、扭转切应力表达式：^，最大切应力：maxTP RW p ， d 44I P ”（1），W P d'(1 4)，强度校核： 16max TmaxW P[]6、单位扭转角：d—，刚度校核：maxTmax[]，长度为1dx Gl pGI P的一段轴两截面之间的相对扭转角證，扭转外力偶的计算公式: Me 9549P（KWLn（r/m in ）8平面应力状态下斜截面应力的一般公式:最大切应力max -'' - ( x y )22，最大正应力方位2 Y 21、轴向拉压杆件截面正应力牛，强度校核max2、轴向拉压杆件变形IFi Ni l i 4、胡克定律： E ，泊松比:，剪切胡克定律：G7、薄壁圆管的扭转切应力:T 2 R 29、 x yx ycos22 2 xsin 2-sin 2 x cos2平面应力状态三个主应力:II「（ x 2y）2X， ''' 01、100%tan2 0 2xx y10、第三和第四强度理论: r3 X 24 2， r4211、平面弯曲杆件正应力:M ，截面上下对称时，MW Z矩形的惯性矩表达式：I Z兽圆形的惯性矩表达式:I ZV(1 644)矩形的抗扭截面系数：W Z £圆形的抗扭截面系数:W Z 4)13、平面弯曲杆件横截面上的最大切应力:F s S max* zmaxbi z14、平面弯曲杆件的强度校核：（1）弯曲正应力tmax [t ]， cmaxc]（2）弯曲切应力max []（3）第三类危险点：第三和第四强度理论 16、（ 1）轴向载荷与横向载荷联合作用强度： ()FN M maxmax (min 丿15、平面弯曲杆件刚度校核：叠加法严 [f]， max []（2）偏心拉伸（偏心压缩）:max ( min)A（3）弯扭变形杆件的强度计算:工程力学常用公式伸长率: F N ； A ；FA ；泊松比E 2(1 )，l bI 0l 0100%，断面收缩率:A o A b A 02、扭转: { M }N gm9549 {P}kW ,{ n} r/ min,W p max TW p，3、4、ddxTGIP，TloGI P弯曲:MdxEl应力状态:MET Z，MyIT，maxMy maxIlMW zd 2wdx2MEIM , xdx)dx CxEIx sin2i2cos 2；x y )22tg2 o拉压强度条件：max(F N)[\ 八/max L扭转强度条件：max(T)[]W p扭转刚度条件：(T)max []GI P梁的弯曲强度条件M maxmaxW.梁弯曲的刚度条件:V V max[]-欧拉公式：F c r -2EIl2，2Ecr 2柔度：-惯性半径:max(min][],maxi x y2max,max . [](丿max [],I zi'■ A。

杆件正应力怎么求计算公式

杆件正应力怎么求计算公式杆件正应力的计算公式。

在工程力学中，杆件正应力是指在杆件内部由外部加载引起的正向拉伸或压缩应力。

正应力的计算是工程设计中非常重要的一部分，它可以帮助工程师确定杆件是否能够承受外部加载，并且可以帮助工程师选择合适的材料和尺寸来设计结构。

杆件正应力的计算公式可以通过简单的力学原理推导得出。

在这篇文章中，我们将介绍杆件正应力的计算公式，并且讨论一些实际应用中的例子。

杆件正应力的计算公式可以表示为：σ = P / A。

其中，σ表示杆件的正应力，P 表示施加在杆件上的外部力，A 表示杆件的横截面积。

这个公式的推导可以通过简单的力学原理来进行。

当一个外部力 P 作用在杆件上时，杆件内部会产生一个与外部力方向相反的内部应力。

根据牛顿第三定律，这个内部应力的大小与外部力的大小相等，方向相反。

而杆件的横截面积 A 则可以用来表示内部应力的分布情况。

因此，杆件的正应力可以表示为外部力 P 与横截面积 A 的比值。

在实际应用中，杆件正应力的计算可以通过这个简单的公式来进行。

例如，当一个钢杆承受一个拉力时，我们可以通过测量钢杆的横截面积和外部拉力来计算钢杆的正应力。

这个计算可以帮助工程师确定钢杆是否能够承受这个拉力，并且可以帮助工程师选择合适的钢材来设计结构。

除了上面提到的简单拉力的情况，杆件正应力的计算公式也可以应用在其他复杂的情况中。

例如，在梁的设计中，梁的横截面积不是均匀的，因此我们可以通过积分的方法来计算梁的正应力分布。

这个计算可以帮助工程师确定梁在不同位置的正应力大小，并且可以帮助工程师选择合适的梁的尺寸和材料来设计结构。

除了简单的拉力和梁的设计，杆件正应力的计算公式也可以应用在其他工程结构的设计中。

例如，在桥梁的设计中，我们可以通过计算桥梁的正应力来确定桥梁的承载能力，并且可以帮助工程师选择合适的桥梁的尺寸和材料来设计结构。

总之，杆件正应力的计算公式是工程设计中非常重要的一部分。

通过这个简单的公式，工程师可以确定杆件是否能够承受外部加载，并且可以帮助工程师选择合适的材料和尺寸来设计结构。

弯曲杆件应力计算公式

正应力与集中应力的公式

正应力与集中应力的公式
正应力是指物体上其中一点处的内力的作用效果，通常用σ表示，
单位为帕斯卡（Pa）。

正应力表示的是单位面积上受到的力，即单位面积
上的力的大小。

集中应力是指物体上其中一点处的应力超过了其它点的应力，形成了
应力的集中，通常用σmax表示。

下面将介绍常见的正应力和集中应力的公式：
1.正应力的公式：
正应力是由一个力分布在一个面上引起的，将这个力沿面分布的情况
考虑进去，可以使用以下公式来计算正应力：
σ=F/A
其中，σ表示正应力，F表示力的大小，A表示力作用的面积。

2.集中应力的公式：
集中应力是指物体上其中一点处的应力超过了其它点的应力，形成了
应力的集中。

常见的集中应力的公式有以下几种：
2.1.对于均匀拉伸或压缩载荷的情况，集中应力可以通过以下公式计算：
σmax = F / A
其中，σmax表示集中应力，F表示力的大小，A表示力作用的面积。

2.2.对于圆形截面的轴向拉伸或压缩载荷的情况，集中应力可以通过以下公式计算：
σmax = F / (π * r^2)
其中，σmax表示集中应力，F表示力的大小，r表示截面的半径。

2.3.对于圆柱形杆件的弯曲载荷的情况，集中应力可以通过以下公式计算：
σmax = M / (Z * y)
其中，σmax表示集中应力，M表示弯矩，Z表示截面模量，y表示离截面中心的距离。

以上是常见的正应力和集中应力的公式，这些公式在力学中的应用非常广泛，可以用于计算不同情况下物体内部的应力分布。

弯曲杆件应力计算公式-精选文档

M m ax m ax W z
max
F Q S
* zmax
Iz b

2. 设计截面圆截面：矩形截面：
W M z max
4 3 I d 64 d z W z y d2 32 max 3 2 Iz bh12 bh W z y h2 6 max
2.切应力强度条件

对于等截面直梁，全梁的最大切应力发生在FQmax 所在截面的中性轴处。
max
F Q S
* zmax
当杆件出现以下情况之一时，必须校核切应力强度，甚至由切应力强度条件来控制：（1）梁的跨度较小或荷载作用在支座附时。（2）某些组合截面梁（如焊接的工字形钢板梁），当腹板厚度与高度之比小于相应型钢的相应比值时。（3）木梁或玻璃等复合材料梁。
Iz b

3.主应力强度条件

当截面为三块矩形钢板焊接而成的工字形：
a z b y
M
τmin
2 1 2 2
2

τmax τmin

2 3 2 2
2

二、强度计算

1. 强度校核
3. 确定许用荷载
M W max z
例1 下图所示木梁，已知[σ]=10MPa， [τ]=2MPa，b=140mm，h=210mm，校核梁强度。解
=4m
h
q=2kN/m
z
b
4kN FQ图 4kN
M图 4kN m ·
作FQ 和M 图
F 4KN Q max
M 4 KN m max
复习：
弯曲杆件正应力计算公式：

《材料力学》第五章弯曲内力与弯曲应力

第五章弯曲内力与应力 §5—1 工程实例、基本概念一、实例工厂厂房的天车大梁，火车的轮轴，楼房的横梁，阳台的挑梁等。

二、弯曲的概念：受力特点——作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线。

变形特点——杆轴线由直线变为一条平面的曲线。

三、梁的概念：主要产生弯曲变形的杆。

四、平面弯曲的概念：受力特点——作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线，且都在梁的纵向对称平面内（通过或平行形心主轴且过弯曲中心）。

变形特点——杆的轴线在梁的纵向对称面内由直线变为一条平面曲线。

五、弯曲的分类：1、按杆的形状分——直杆的弯曲；曲杆的弯曲。

2、按杆的长短分——细长杆的弯曲；短粗杆的弯曲。

3、按杆的横截面有无对称轴分——有对称轴的弯曲；无对称轴的弯曲。

4、按杆的变形分——平面弯曲；斜弯曲；弹性弯曲；塑性弯曲。

5、按杆的横截面上的应力分——纯弯曲；横力弯曲。

六、梁、荷载及支座的简化（一）、简化的原则：便于计算，且符合实际要求。

（二）、梁的简化：以梁的轴线代替梁本身。

（三）、荷载的简化：1、集中力——荷载作用的范围与整个杆的长度相比非常小时。

2、分布力——荷载作用的范围与整个杆的长度相比不很小时。

3、集中力偶（分布力偶）——作用于杆的纵向对称面内的力偶。

（四）、支座的简化：1、固定端——有三个约束反力。

2、固定铰支座——有二个约束反力。

3、可动铰支座——有一个约束反力。

（五）、梁的三种基本形式：1、悬臂梁：2、简支梁：3、外伸梁：（L 称为梁的跨长）（六）、静定梁与超静定梁静定梁：由静力学方程可求出支反力，如上述三种基本形式的静定梁。

超静定梁：由静力学方程不可求出支反力或不能求出全部支反力。

§5—2 弯曲内力与内力图一、内力的确定（截面法）：[举例]已知：如图，F ，a ，l 。

求：距A 端x 处截面上内力。

解：①求外力la l F Y l FaF m F X AYBY A AX)(F, 0 , 00 , 0-=∴==∴==∴=∑∑∑ F AX =0 以后可省略不求 ②求内力xF M m l a l F F F Y AY C AY s ⋅=∴=-==∴=∑∑ , 0)( , 0∴ 弯曲构件内力：剪力和弯矩1. 弯矩：M ；构件受弯时，横截面上存在垂直于截面的内力偶矩。

杆件横截面上的应力

F
F:横截面上的轴力 A：横截面的面积
拉压杆斜截面上的应力
横截面----是指垂直杆轴线方向的截面；斜截面----是指任意方位的截面。
F
F
F
①全应力：
②正应力：
③切应力：
1） α=00时， σmax＝σ 2）α＝450时， τmax=σ/2
试计算图示杆件1-1、2-2、和3-3截面上正应力.已知横截面面积A=2×103mm2
在上下边缘处：
y = 0，
b
h
max
图示矩形截面简支梁受均布荷载作用，分别求最大剪力所在的截面上a,b,c三点处的切应力。作出剪力图各点处的切应力
矩形截面简支梁，加载于梁中点C，如图示。求σmax , τmax 。
二、工字形截面梁的切应力
横截面上的切应力(95--97)％由腹板承担,而翼缘仅承担了(3--5) ％,且翼缘上的切应力情况又比较复杂.为了满足实际工程中计算和设计的需要仅分析腹板上的切应力.
主应力及最大切应力
①切应力等于零的截面称为主平面由主平面定义，令tα =0
可求出两个相差90o的a0值，对应两个互相垂直主平面。
②令
得：
即主平面上的正应力取得所有方向上的极值。
③主应力大小：
④由s１、s３、0按代数值大小排序得出：s1≥0≥s3
极值切应力：
①令：
②
可求出两个相差90o 的a1，代表两个相互垂直的极值切应力方位。
C
A
B
40
yc
FS
_
+
M
0.25
0.5
+
_
平面应力状态的应力分析主应力
一、公式推导：

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M y Iz M 2 ymax max Iz
max
yymax
1 max
σymax M z
y max
σ max 图8-30
例8.12 悬臂梁受力如下图所示，已知 8 4 I z 110 mm 试求梁的最大拉应力。
200 (y2)
22kN A 2m B 1m C 12kN
复习：
弯曲杆件正应力计算公式：
M y I
弯曲切应力计算公式：

FQ S z Iz b

第五节弯曲杆件的强度计算

一、强度条件 1. 正应力强度条件（1）横截面上的最大正应力对整个等截面杆件来说，最大正应力发生在弯矩最大的截面上，其值为
max
M max y max Iz
解：画M图。
z
（a）
·m 8KN M图
M B 12KN m, M A 8KN m
A截面最大拉应力
12kN m ·
a
c
6 M y 8 10 200 A 2 max 16MPa 8 Iz 110
B截面最大拉应力
b
A截面
d
B截面
6 M y 12 10 100 B 1 max 12MPa 8 Iz 110

2.切应力强度条件

对于等截面直梁，全梁的最大切应力发生在FQmax 所在截面的中性轴处。
max
FQ S
* z max
当杆件出现以下情况之一时，必须校核切应力强度，甚至由切应力强度条件来控制：（1）梁的跨度较小或荷载作用在支座附时。（2）某些组合截面梁（如焊接的工字形钢板梁），当腹板厚度与高度之比小于相应型钢的相应比值时。（3）木梁或玻璃等复合材料梁。
练习：
例2. 一简支梁如下图示。梁由两根工字钢组成，[σ]=170MPa，选择工字钢的型号。

解
10KN 50KN A C D 2m B
4m
4m
z
RA 26KN
RB 34KN
M max 136KN m
M max 136106 Wz 400cm3 2 2 170
M max max Wz
max
FQ S
* z max
Iz b

2. 设计截面圆截面：矩形截面：
Wz M max
Iz d 4 64 d 3 Wz ymax d 2 32 3 2 Iz bh 12 bh Wz ymax h2 6
Iz b

3.主应力强度条件

当截面为三块矩形钢板焊接而成的工字形：
M a b y z
τmin
1 2 2 2

2

τmax τmin
3 2 2 2

2
二、强度计算

1. 强度校核
（2106 3.88MPa 1 Wz 140 2102 6
正应力强度满足。
3FQ max 2A
（3）校核切应力强度
max
3 4 103 0.20MPa 2 140 210
切应力强度满足。
100 (y1)
（2）.强度条件
产生最大弯矩的截面称为危险截面，危险截面上产生最大应力的点称为危险点。 M max ymax M max max IZ Wz 对于脆性材料 M y max max Iz M y max max Iz 式中各量计算均用绝对值。
将此式改写为令
Iz Wz ymax
M max max I z ymax
max
M Wz
则
max就愈小，梁便不容易破坏。可见 Wz 愈大，下，
，抗弯截面系数反映截面抵抗弯曲破坏的能力。
式中 Wz ——抗弯截面系数。在M相同的情况
（2）脆性材料杆件和中性轴不在对称轴的截面，最大拉应力和最大压应力不一定发生在同一截面，所以，最大正应力公式表示为
M max Wz
3. 确定许用荷载
=4m
4kN FQ图 4kN
h
例1 下图所示木梁，已知[σ]=10MPa， [τ]=2MPa，b=140mm，h=210mm，校核梁强度。 q=2kN/m 解 z
b
M图 4kN m ·
作 FQ 和 M 图
FQ max 4KN
M max 4KN m