第五章梁弯曲时的位移精品PPT课件

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材料力学第5章弯曲变形ppt课件

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qL
4.22kNm
4.22kNm
M
max
32 M
max
76.4MPa
WZ
d 3
例题
20kN m
A
4m
FA
20kN m
A
MA
4m
试求图示梁的支反力
40kN
B
D
2m
2m
B
B1 FB
FB 40kN
B
D
B2
2m
2m
在小变形条件下,B点轴向力较小可忽略不
计,所以为一次超静定.
C
B1 B2
FBBBMF12AA2383qFEqELBqqLI84LI2LLZZ32F35BFF4FEFB83PBPLIEL7Z3L12IZ.218352.k75N5kFkN2PNmEL2IZ2
x
边界条件
A
L2
B
L2
C
y
连续条件
例题 5.5
用积分法求图示各梁挠曲线方程时,试问下列各梁 的挠曲线近似微分方程应分几段;将分别出现几个积 分常数,并写出其确定积分常数的边界条件
全梁仅一个挠曲线方程
C
q
EA
共有两个积分常数 边界条件
L1
A
x
B
EI Z
L
y
例题 5.5
用积分法求图示各梁挠曲线方程时,试问在列各梁 的挠曲线近似微分方程时应分几段;将分别出现几个 积分常数,并写出其确定积分常数的边界条件
q
a
B C LBC
B
2a
FN
B
q2a4
8EIZ
FN 2a3
3EIZ
C
FN
a
D

第五章梁弯曲时的位移

第五章梁弯曲时的位移

F
Fs
EI ω ' '1 = M 1 ( x ) EI ω ' ' 2 = M 2 ( x ) EI ω ' ' = M 3 ( x )
x
EI ω ' ' i = M i ( x )
叠加法计算梁的变形
EI ω ' ' = M ( x )
ω ' ' = ω ' '1 + ω ' ' 2 + ω ' ' 3
四、挠度和转角的关系 挠度向下为正;向上为负。 挠度向下为正;向上为负。
挠曲线为一条平坦的曲线
§5-2 挠曲线近似微分方程及其积分
一、曲率与弯矩的关系: 曲率与弯矩的关系: Μ = ρ ΕΙ 1 →
1 M ( x) = ρ ( x) EI z
……(1)
1 = ±ω ' ' ρ ( x)
Μ( x) = ±ω ' ' ΕΙ
性质:连续 性质:连续、光滑、弹性、 极其平坦的平面曲线。
C
ω
二、挠度:横截面形心沿垂直于 挠度: 轴线方向的位移。 轴线方向的位移。 “ω” 表示。 表示。 用 三、转角:横截面绕中性轴转过 转角: 的角度。 表示。 的角度。用“θ” 表示。
θ θ θ θ θ θ θ θ
F
挠度: 挠度:横截面形心沿垂直于 轴线方向的位移。 轴线方向的位移。 用“ω” 表示。 表示。 转角: 转角:横截面绕中性轴转过 的角度。 表示。 的角度。用“θ” 表示。
q
梁上有分布载荷, 梁上有分布载荷,集中力与 集中力偶。 集中力偶。
qx 2 B 弯矩: M = M − Fx − 弯矩: e 2

弯曲时的位移.ppt

弯曲时的位移.ppt
q (P1P2 Pn ) q1(P1 ) q 2(P2 ) q n (Pn )
w(P1P2 Pn ) w1(P1) w2 (P2 ) wn (Pn )
2、结构形式叠加(逐段刚化法):
目录
弯曲变形
一、载荷叠加:几个荷载共同作用下梁任意横截面上的变形,
2.转角:梁横截面绕中性轴转动的角度q。
三、转角与挠度的关系(小变形下):
q tanq dw w(x)
dx
目录
弯曲变形
§5-2 挠曲线的近似微分方程及其积分
一、挠曲线近似微分方程
M>0
f (x) 0 f
M<0
f
f (x) 0
1 M z (x)
x
EI z
1
弯曲变形
梁变形前后横截面位置的变化称为位移。
梁在横向荷载作用下产生弯曲变形的同时, 使得横截面产生位移。
研究范围:等直梁在对称弯曲时位移的计算。 研究目的:①对梁作刚度校核;
②解超静定梁(变形几何条件提供补充方程)。
目录
§5-1 梁的位移---挠度及转角
弯曲变形
q
x
F
A
q wB
x
w
B1
一、梁的弯曲变形 挠曲线
3、能用积分法计算单跨静定梁在简单荷载 作用下的转角和挠度方程,
4、能熟练使用叠加法计算指定截面的挠 度和转角位移。
目录
重难点:
弯曲变形
1、挠曲线近似微分方程的理解和梁位移边 界条件的应用。
2、积分法求解单跨静定梁在简单荷载作用下 的位移
3、叠加法求梁的位移。
目录
注意:
梁变形前后轴线形状的改变称为变形。

5第五章梁弯曲时的位移5-1

5第五章梁弯曲时的位移5-1
(b) 小挠度条件下, 简化为: 小挠度条件下,w' 2 << 1,式(b)简化为: 简化为
M (x ) ± w ′′ = E Iz
(5-1)
(挠)曲线在x-y坐标中M与w''的 曲线在 坐标中 正负号关系
O
x
M M
O
x
M M
y
M <0 w′′ > 0
y
M >0 w′′ < 0
M与w''总是异号 总是异号
1 θ w C
法线
变形前梁轴线
x
A
x y
B
切线
1
变形后截面形心
截面x 截面 的水平位移相对于w为高阶微量 <<w ,略去
截面x的位移 挠度 截面 的位移—挠度、转角 的位移 挠度、 转角 θ C 1 w θ C
1
挠度
A
x y
B
x
挠曲线
梁变形前后横截面形心位置的变化称 为位移,位移包括线位移和角位移。 为位移,位移包括线位移和角位移。在小 变形和忽略剪力影响( 变形和忽略剪力影响(l >> h)的条件下, )的条件下, 略去x 方向的线位移, 略去 方向的线位移,y 方向的线位移是截 面形心沿垂直于梁轴线方向的位移, 面形心沿垂直于梁轴线方向的位移,称为 挠度, 表示,单位m、 挠度,用 w 表示,单位 、mm;角位移 ; 是横截面变形前后的夹角,称为转角 转角, 是横截面变形前后的夹角,称为转角,用 θ 表示,单位弧度。而变形后的轴线是一 表示,单位弧度。 光滑连续平坦的曲线称为挠曲线( 的曲线称为挠曲线 条光滑连续平坦的曲线称为挠曲线(弹性 曲线) 曲线) 。
固定端

材料力学第五章梁弯曲时的位移

材料力学第五章梁弯曲时的位移
第五章 梁弯曲时的位移
工程实例
7-1
工程实例
工程实例
5-1 梁的位移——挠度及转角
建立坐标系,oxy为梁对称面,外力作用在对 称面内。所以,挠曲线为o xy面内的平面曲线。
挠度
y 向下为正。
y
x
y
转角
x
挠曲线
挠曲线方程:
7-2
w= f (x)
挠度
略去剪力的影响,则平面假设成立,发
y
5.2 积分法求梁的挠度和转角
例1 求梁的转角方程和挠度方程,并求最大转角和最大挠度, 梁的EI已知。
解 1)由梁的整体平衡分析可得:
2)写出x截面的弯矩方程
FAx 0, FAy F (), M A Fl (
)
A
x
l
yB
F B
B
x
M ( x ) F (l x ) F ( x l )
A
FAx 0, FAy
Fb Fa , FBy l l
2)弯矩方程
FAy x1
ymax
x2
FBy
AC 段:
M x1 FAy x1 Fb x1 ,0 x1 a l
y
a
b
CB 段:
Fb M x2 FAy x2 F ( x2 a ) x2 F ( x2 a ), l
目录
a x2 l
5.2 积分法求梁的挠度和转角
A d 2 w1 Fb EI M ( x1 ) x1 2 dx1 l FAy x1 dw1 Fb 2 EI EI ( x1 ) x1 C1 x2 dx1 2l Fb 3 a EIw1 x C1 x1 D1 6l a x2 l CB 段: y d 2 w2 Fb EI M ( x2 ) x2 F ( x2 a) 2 dx2 l dw Fb 2 F EI 2 EI ( x2 ) x 2 ( x2 a ) 2 C 2 dx2 2l 2 Fb 3 F EIw2 x 2 ( x2 a)3 C2 x2 D2 6l 6

第五章 梁弯曲时的位移

第五章  梁弯曲时的位移
利用边界条件确定上面二式中的积分常数C 利用边界条件确定上面二式中的积分常数 1,C2,即可得 梁的挠度方程和转角方程
李田军材料力学课件 10 第五章 梁弯曲时的位移
积分法求解梁位移的思路: 积分法求解梁位移的思路: 建立合适的坐标系; ① 建立合适的坐标系; 求弯矩方程M(x) ; ② 求弯矩方程 ③ 建立近似微分方程: EIw′′ = M ( x ) 建立近似微分方程: 根据本书的规定坐标系,取负号进行分析. 根据本书的规定坐标系,取负号进行分析. ④ 积分求
李田军材料力学课件 9 第五章 梁弯曲时的位移
积分法求梁的变形 对于等刚度梁, 对于等刚度梁,梁挠曲线的二阶微分方程可写为
Ely'' = M(x)
对此方程连续积分两次,可得 对此方程连续积分两次,
Ely' (x) = ∫ M(x)dx + c1 Ely(x) = ∫ M(x)dxdx + c1x + c2
最大转角,显然在支座处
Pab θA =θ (0) = (L + b) 6EIz Pab θB =θ (L) = (L + a) 6EI 6EIz
P a L y
C
b B x
a >b a <b
θmax =θB θmax =θA
A
从A→B, θ + → 中间必经过0
李田军材料力学课件
19
第五章
梁弯曲时的位移
第五章 梁弯曲时的位移
梁的位移——挠度及转角 §5.1 梁的位移 挠度及转角 §5.2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分 §5.3 按叠加原理计算梁的挠度和转角 *§5.4 梁挠曲线的初参数方程 § §5.5 梁的刚度校核.提高梁的刚度的措施 §5.6 梁内的弯曲应变能

材料力学课件5第五章梁弯曲时的位移5-1

材料力学课件5第五章梁弯曲时的位移5-1

F A
x
θmax
l
wmax
y
B o
F A
o
B
l
y
x
请大家将坐标原点取在固定端,练习完 整解题过程。
例题5-2 试求图示等直梁的挠曲线方程和转角方 程,并确定其最大挠度wmax和最大转角max。
解:该梁的弯矩方程为
ql 1 2 q M x x qx lx x 2 2 2 2
Fb x2 =EI w1 +C1 (1) l 2 Fb x3 EI w1 = +C1 x D1 (2) l 6
Fb x2 F(x-a) 2 EI w + +C 2 (3) 2 = l 2 2 Fb x3 F(x-a) 3 EI w 2 = + +C 2 x D2 (4) l 6 6
截面x的位移—挠度、转角 转角 θ C 1 θ w C
1
挠度
A
x y
B
x
挠曲线
梁变形前后横截面形心位置的变化称 为位移,位移包括线位移和角位移。在小 变形和忽略剪力影响(l >> h)的条件下, 略去x 方向的线位移,y 方向的线位移是截 面形心沿垂直于梁轴线方向的位移,称为 挠度,用 w 表示,单位m、mm;角位移 是横截面变形前后的夹角,称为转角,用 θ 表示,单位弧度。而变形后的轴线是一 条光滑连续平坦的曲线称为挠曲线(弹性 曲线) 。
w'(l )=0 代入(1): Fl 2 / 2+C1 = 0 得:C1=- Fl 2 / 2
w(l ) =0 代入(2): Fl 3/ 6+C1l+C2 = 0
C2= -Fl 3/ 6 -C1l = -Fl 3/ 6 + Fl 3 / 2 = Fl 3/ 3

材料力学土木类第五章 梁弯曲时的位移.ppt

材料力学土木类第五章 梁弯曲时的位移.ppt

M x F b x
则:
EIw1

M
x

F
b l
x
l
积分可得:
EIw1

F
b l
x2 2
C1
EIw1

F
b l

x3 6
C1x

D1
DB段: a x l M x F b x Fx a
l
F x
A
D
B
x
a
b
l
y
则:
EIw2

M
x
由此可得:1 6
Fa3

C1a

D1

1 6
Fa3

1 2
Fa3

2 3
Fa3
1 2
Fa2

C1

1 2
Fa2

Fa2
即:
C1 Fa2;
D1

7 6
Fa3
最后可得:
wA

w1
x0

D1

7 Fa 3 6EI
(向下)
A

w1 '
x0

C1


Fa 2 EI
(逆时针)
小结: (1) 两段:四个常数,每增加一段,就增加 两个积分常数;
则: D1 D2
C1 C2
(2)约束条件:a) x 0 时, w1 0 由此可得:D1 0 D2
b) x l 处, w2 0
由此可得:
C2

Fb 6l
l2
b2
C1
则梁的挠曲线和转角方程为:
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A y
x B
2
2. 度量梁变形后横截面位移的两个基本量 (1)挠度( w): 横截面形心 C ( 即轴线上的点 ) 在垂直于 x 轴
方向的线位移,称为该截面的挠度。
A
y
CB
C'
x
w挠度
3
(2)转角() :横截面对其原来位置的角位移 , 称为该
截面的转角。
A
y
CB
x
w挠度
C'
转角
4
二、挠曲线 :梁变形后的轴线 称为挠曲线 。
使传动失效。
9
五、梁的位移分析的工程意义
2.继电器中的簧片
触点
电磁力
簧片
当变形足够大时,可以有效接通电路; 当变形不够大时,不能有效接通电路;
工程中,一方面要限制变形,另一方面要利用变形。
10
§5-2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分
一、梁的挠曲线近似微分方程 纯弯曲时曲率与弯矩的关系为
1 M
EI
q
B A
l
26
q
B A
l
FA
FB
解: 由对称性可知,梁的两个支座力为
FA
FB
ql 2
27
q
B A
x
l
FA
FB
此梁的弯矩方程及挠曲线微分方程分别为
M(x) qlx 1qx2 q(lx x2)
22
2
EI'' w M (x)q(lx x2) 2
28
EIw M ''(x)q(lxx2) 2
EI w q 2 '(l2 x 2x 3 3)C 1 (c)
wA= 0
在悬臂梁 中,固定端处的挠度 wA 和转角 A 都应等于零。
A
wA= 0 A= 0
B
wB = 0
B
17
连续性条件
在挠曲线的任一点上, 有唯一的挠度和转角。
A
B
A
B
18
例题1:确定梁的连续条件
A
B
C
F
G
D
w w B左 B右 ,
B左 B右
w w D左 D右 ,
D左 D右
w w C左 C右
边界条件为 :
x 0, x 0,
y0 y' 0
将边界条件代入(3) (4)两式中,可得
C1=0 C2=0
23
F2x EI'w Flx2 C1
(3)
EIw F 22 l xF 63xC 1xC 2 (4)
C1=0 C2=0
梁的转角方程和挠曲线方程分别为
w' FlxFx2
EI 2EI
Flx2 Fx3
在规定的坐标系中,x 轴水平向右
为正,y 轴竖直向下为正。 曲线向下凸 时 : w’’< 0 , M > 0
曲线向上凸 时 : w’’ > 0 , M < 0
因此, M 与 w’’ 的正负号相反
o
M
M
y
M>0
w"0
x o
M
M
M<0
y
w"0
13
x
w'' (1w'2
3
)2
M(x) EI
w2 与 1 相比十分微小而可以忽略不计, 故上式可近似为
A
挠曲线
y
CB
x
w 挠度
C'
转角
7
简支梁弯曲时的总体变形
微段变形累加的结果 梁的横截面产生两种主要位移:
横截面形心铅垂方向的位移-挠度 w
横截面相对于初始位置转过的角度转角
8
五、梁的位移分析的工程意义
1
1.齿轮传动
2
1
变形带来的弊端:
• 轮齿不均匀磨损,噪 声增大,产生振动;
2
• 加速轴承磨损,降低 使用寿命;若变形过大,
w w F左
F右
但是 C 左 C 右 , 左 F 右 F
19
例题2:图示一抗弯刚度为 EI 的悬臂梁, 在自由端受一 集中力 F 作用。试求梁的挠曲线方程和转角方程, 并确定其
最大挠度 wmax 和最大转角 max .
F
A
Bx
l
y
20
解:
Ew IM (x)
弯矩方程为
M (x)F (lx)
15
二、用积分法求弯曲变形 转角方程:
EI ' w M (x)dxC 1
挠度方程:
E I w [M (x )d x ] d x C 1 x C 2
式中:积分常数 C1 、C2 可通过梁挠曲线的 边界条件 和 变形 连续性条件 来确定。
16
边界条件
A
在简支梁中, 左右两铰支座处的
挠度 wA 和 wB 都应等于零。
第五章 梁弯曲时的位移
• 梁的位移 —— 挠度及转角 • 梁的挠曲线近似微分方程及其积分 • 按叠加原理计算梁的挠度和转角 • 梁的刚度校核 • 提高梁刚度的措施 • 梁内的弯曲应变能
1
§5-1 梁的位移 —— 挠度及转角
一、基本概念 1. 取梁的左端点为坐标原点,梁变形前的轴线为 x 轴 , 横截面的铅垂对称轴为 y 轴 , x y 平面为纵向对称平面
EI w q 2(l6 3 x 1 x4)2 C 1x C 2 (d)
w
2EI 6EI
24
F
A
Bx
wmax
l
y
max 及 wmax都发生在自由端截面处
max
|xl
Fl2 EI
Fl2 2EI
Fl2 2EI
θ max
()
Fl3 wmaxw|xl 3EI
()
25
例题3:图示一抗弯刚度为 EI 的简支梁, 在全梁上受集度为 q 的均布荷载作用。试求此梁的挠曲线方程和转角方程, 并确定其最大挠度 wmax 和最大转角 max .
w" M(x) EI
此式称为 梁的挠曲线近似微分方程
近似原因 : (1) 略去了剪力的影响 ; (2) 略去了 w’2 项。
14
若为等截面直梁, 其抗弯刚度 EI 为一常量上式可改写成
Ew IM (x)
上式积分一次得转角方程
EI ' w M (x)dxC 1
再积分一次, 得挠度方程
E I w [M (x )d x ] d x C 1 x C 2
横力弯曲时, M 和 都是 x 的函数 。略去剪力对梁的位移
的影响, 则
1 M(x) (x) EI
11
由几何关系知, 平面曲线的曲率可写作
1
(x)
| w''|
(1w'2
3
)2
1 M(x) (x) EI
| w''|
(1 w'2
3
)2
M(x) EI
12
| w''|(1w'23来自)2M(x) EI
挠曲线方程为 ww(x)
式中 ,x 为梁变形前轴线上任一点的横坐标 ,w 为该点的挠度。
A
挠曲线
y
CB
x
w挠度
C'
转角
5
三、挠度与转角的关系:
A
挠曲线
y
CB
x
w挠度
C'
转角
t g w ' w '(x )
6
四、挠度和转角符号的规定 挠度:向下为正,向上为负。 转角:自 x 转至 切线方向,顺时针转为正,逆时针转为负。
(1)
F
挠曲线的近似微分方程为
A
Bx
x
E''I w M (x ) F F l (x2)
l
y
21
E''I w M (x)F lFx 对挠曲线近似微分方程进行积分
EI'w FlxF22xC1
(3)
EIw F 22 l xF 63xC 1xC 2 (4)
22
EI'w FlxF22xC1
(3)
EIw F 22 l xF 63xC 1xC 2 (4)
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