第八章 弯曲变形

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工程力学 第8章弯曲内力

工程力学 第8章弯曲内力
A
q
Me
B


对称面
x
FAy
y
FBy
平面弯曲—荷载与反力均作用在梁 的纵向对称平面内,梁轴线也在该 平面内弯成一条曲线。
第一节
F
弯曲内力的概念
Me
B
纵 向 对称面
q
A
x
FAy FBy
y
二、单跨静定梁的基本形式:
第二节
剪力图与弯矩图
一、梁的内力——剪力和弯矩
图示简支梁在荷载及支座反力共同作用下处于平 衡状态。 求距离支座A为x的横截面m-m上的内力。
x 0, M 0
x l, M 0
1 1 x l , M ql 2 2 8
Qmax
ql 2
M max pl
四.内力图的一般规律
1. M、Q图规律:
外力情况 剪力图 上的特征 有荷载段 q<0 (向下) ↘(向下斜直线) 无荷载段 水平线 集中力F 作用处 有突变, 突变值为F 集中力偶M 作用处 不变
二.用方程法绘制梁的内力图 第二节 剪力图和弯矩图
例题2. 简支梁受集 中力作用如图 所示,求梁的 剪力方程和弯 矩方程,画出 Q、M图并确定 最大剪力和最 大弯矩。
例题分析2.简支梁受均布荷载作用如图所示,求梁的剪力方程和弯矩方程, 画Q、M图,确定最大剪力和最大弯矩。
解:(1)计算支座反力
R A RB 1 ql 2
剪力图和弯矩图
二.剪力图和弯矩图的作法: 取平行于梁轴的轴线表示截面位置 规定:正值的剪力画轴上侧, 正值的弯矩画轴下侧; 可先列内力方程再作其函数曲线图。 如悬臂梁: 当x=o, Q(x)=-P, x=l, Q(x)=-P-ql, M(x)=0 M(x)=-Pl-ql2/2

工程力学第八章 直梁弯曲

工程力学第八章  直梁弯曲
实际加工中,采用在铣刀 对面加顶尖的方式。其力学 原理是:增加铣刀的支座约 束,其受力图如图c所示,使 铣刀根部截面上的弯矩MW 减小。铣刀所受的径向力F, 一部分由顶尖承担,使铣刀 根部截面上的应力也相应减 小,从而保证了铣刀不被折 断,提高了生产效率。
§8-5 提高梁抗弯强度的主要措施
二、选择合理的截面形状
Mw y σ= Iz
Mw——横截面上的弯矩,N·m或N·mm; y——点到中性轴z的距离,m或mm; Iz——截面对中性轴z的惯性矩,m4或mm4。
最大正应力:σ max
M w ymax M w = = Iz Wz
Wz =
Iz ymax
Wz为抗弯截面系数,单位为m3或mm3。
§8-3 弯曲正应力
工程中常见梁截面图形惯性矩和抗弯截面系数计算公式 截面图形 惯性矩 抗弯截面系数
弯曲内力——剪力和弯矩 §8-2 弯曲内力 剪力和弯矩
2.弯矩的正负规定
梁弯曲成凹面向 上时的弯矩为正 梁弯曲成凸面向 上时的弯矩为负
弯矩的计算规律:某一截面上的弯矩,等于该截面 左侧或右侧梁上各外力对截面形心的力矩的代数和。
弯曲内力——剪力和弯矩 §8-2 弯曲内力 剪力和弯矩
三、弯矩图
1.弯矩方程与弯矩图
§8-1 平面弯曲的力学模型
(1)活动铰链支座 (2)固定铰链支座 (3)固定端支座
§8-1 平面弯曲的力学模型
3.载荷的基本类型 (1)集中力
(2)集中力偶 (3)分布载荷
F1
集中力
(分布力)
§8-1 平面弯曲的力学模型
4.静定梁的力学模型
名称
简支 梁




一端为活动铰链支座, 另 一端为固定铰链支座的梁 一端或两端伸出支座外的 简支梁,并在外伸端有载 荷作用 一端为固定端,另一端为 自由端的梁

8章弯曲应力及弯曲强度

8章弯曲应力及弯曲强度
弯 矩 图 特 点
x
Fs<0 M
递增函数
x
x
递减函数
Fs1–Fs2=F 由左到右的折角
Fs2
x
斜直线
曲线
M x
递增函数
M x
M
M
x
隆起 与 F相同
以轴线变弯为主要特征 的变形形式。 a) 外力特征: 受横向载荷的作用,即外 力或外力偶的矢量方向垂 直于杆轴. b) 变形特征: 杆件的轴线由直线变为曲线. 梁:以弯曲变形为主要变形的杆件.
8.1 平面弯曲的概念和实例
对称面
c) 平面弯曲: 如果作用于杆件上的所有外力都在同一平面内,并 且弯曲变形后的轴线也位于这个平面内,则梁必关于 此平面对称,这类弯曲称为平面弯曲。
1 a y qL M x 1 M1 x1 Fs1 2 b FR MR
2 用截面法计算Fs1和M1 取1-1截面左边的梁段,根据平衡条件计算 Fs1和M1 .
1 2 M R M qL(a b) qb 2
FR qL qb
F
Y
0
ql FS1 0
M
c1
0
FS1 ql
FS 2 q( x2 a l )
M
c2
0
1 M ql x2 M 2 q( x2 a) 2 0 2
1 M 2 M qlx 2 q( x2 a) 2 2
8.2 剪力和弯矩与剪力图和弯矩图
qL M 1 1 a y x 2
q
若取2-2截面右边的梁段,计算FQ2 FR qL qb 和M2.
F
y
0; ( FS ( x) dFs ( x) Fs ( x) q( x)dx 0

第八章 弯曲刚度详解

第八章 弯曲刚度详解
f (P1、P2、Pn ) f1(P1) f2 (P2 ) fn (Pn )
2、结构形式叠加(逐段刚化法)
结构形式叠加(逐段刚化法) 原理说明
L1
A
C
f L1
A 刚化AC段C
L1
A
C
+
=
L2
P
fB x
f f1 f2
L2
P 等价
B
L2
P
C
Bf1x
L2
P 等价
f L1
P L2
B
刚化BC段
A f
f L
max
、设计截面尺寸: (对于土建工程,强度常处于主要地位,刚
、设计载荷: 度常处于从属地位。特殊构件例外)
[例7] 图示木梁的右端由钢拉杆支承。已知梁的横截面为边长
a=200mm的正方形,均布载荷集度 q 40kN/m ,弹性模量
E1=10GPa , 钢 拉 杆 的 横 截 面 面 积 A=250mm2 , 弹 性 模 量 E2=210GPa,试求拉杆的伸长量及梁跨中点D处沿铅垂方向的位 移。
第八章 弯曲刚度
§8-1 弯曲变形与位移
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(为变形几何条件提供补充 方程)。
1.挠度:横截面形心沿垂直于轴线方向的线位移。用ω表示。
与 f 同向为正,反之为负。
C
v
f
C1
P
2.转角:横截面绕其中性轴转
x
动的角度。用 表示,顺时
Fy mA
RA RB RB l
F 0 F 1.5l
0
RRBA
0.5F 1.5F
2.内力分析:分区段列出梁的弯矩方程:

工程力学第八章__直梁弯曲

工程力学第八章__直梁弯曲
作用面内的一条曲线。
(3)构件特征:具有一个以上对称面的等截
面直梁。
§8-1 平面弯曲的力学模型
二、梁的力学模型 1.梁的结构形式 工程中梁的轴 线多为直线。无论截 面形状如何,在计算 简图中的梁,一般均 用与梁轴线重合的一 段直线表示
§8-1 平面弯曲的力学模型
2.梁的支座 梁的支撑情况,要通过分析来确定在载 荷作用平面内支座对梁的约束类型以及相 应的约束反力数目。一般情况下,可将梁 的支承简化为以下三种典型支座之一:
§8-2 弯曲内力——剪力和弯矩
管钳的应用分析
在拧、卸管状零件 时,常常要使用管钳给 管件施加转矩,将管件 拧紧或卸下。当拆卸连 接牢固的管子时,常在 钳柄部分加套管,以增 大转矩。那么,在这种 情况下,钳牙是否会损 坏?
1一固定牙 2一可动牙 3-圆螺母 4一齿条 5一弹簧 6-钳柄 7-销轴
§8-2 弯曲内力——剪力和弯矩
2.改变加载方式,在结构允许的条件下,应 尽可能把集中力改变为分散力
集中力改变为分散力
§8-5 提高梁抗弯强度的主要措施
工程应用
吊车与平板车
吊车简图
平板车过桥
§8-5 提高梁抗弯强度的主要措施
3.增加约束 如图a所示,某变速器 换挡杆1需要加工一个R8的 月牙槽,以往是把月牙槽 铣刀悬挂地装在铣床主轴 上,利用工作台的升降进 行铣削加工。
§8-3
弯曲正应力
2.中性轴与中性层
§8-3 弯曲正应力
二、正应力的分布规律
横截面上各点正应力的大小与该点到中性轴 的距离成正比:

y


max
y max
在中性轴处纤维长度不变,此处 不受力,正应力为零。

第 8 章 弯曲刚度解读

第 8 章 弯曲刚度解读
kN,a=lm,l=2 m,E=206 GPa,其他尺寸如图 所示。规定轴承B 处的许用转角θ =0.5°。
试:根据刚度要求确定该轴的直径d。
A
Fp
B
C
a
d
l
第 8 章
弯曲强度
A
Fp
弯曲刚度计算
B
C
a
d
l
解: 1.查表确定 B 处的转角 2.根据刚度设计准则确定轴的直径
3 4
FP la B=- 3EI
梁在竖直平面内弯曲时的抗弯刚度EI为已知。
A
x
F
l
B
x
MA FA
w
解:1. 建立坐标系 2. 求支反力 3. 列弯矩方程
FA F
M A Fl
M( x ) F( l x )
第 8 章
弯曲强度
小挠度微分方程及其积分
A
x
l
F
B
x
w
4. 建立挠曲线近似微分方程并积分 EIw( x ) F ( l x ) 2 x EIw( x ) EI F ( lx ) C 2 2 3 lx x EIw ( x ) F ( ) Cx D 2 6 5. 确定积分常数 边界条件 在x = 0 处 , θ = 0 , 求得:C = 0 ,
第 8 章
弯曲强度
简单静不定梁
q
A
a
q
B
a
C

A
a
C F Cy
B
a
6.相当系统:多余约束解除后,所得之受力与原静不 定梁相同的静定梁,称为原静不定梁的相当系统。
变形协 调方程
wC 0
wC 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

工程力学习题册第八章 - 答案

第八章 直梁弯曲一、填空题1.工程中 发生弯曲 或以 弯曲变形 为主的杆件称为梁。

2.常见梁的力学模型有 简支梁 、 外伸梁 和 悬臂梁 。

3.平面弯曲变形的受力特点是 外力垂直于杆件的轴线,且外力和力偶都作用在梁的纵向对称面内 ;平面弯曲变形的变形特点是 梁的轴线由直线变成了在外力作用面内的一条曲线 ;发生平面弯曲变形的构件特征是 具有一个以上对称面的等截面直梁 。

4.作用在梁上的载荷有 集中力 、 集中力偶 和 分布载荷 。

5.梁弯曲时,横截面上的内力一般包括 剪力 和 弯矩 两个分量,其中对梁的强度影响较大的是 弯矩 。

6.在计算梁的内力时,当梁的长度大于横截面尺寸 五 倍以上时,可将剪力略去不计。

7.梁弯曲时,某一截面上的弯矩,在数值上等于 该截面左侧或右侧梁上各外力对截面形心的力矩 的代数和。

其正负号规定为:当梁弯曲成 凹面向上 时,截面上弯矩为正;当梁弯曲成凸面向上 时,截面上弯矩为负。

8.在集中力偶作用处,弯矩发生突变,突变值等于 集中力偶矩 。

9.横截面上弯矩为 常数 而剪力为 零 的平面弯曲变形称为 纯弯曲变形 。

10.梁纯弯曲变形实验中,横向线仍为直线,且仍与 梁轴线 正交,但两线不再 平行 ,相对倾斜角度θ。

纵向线变为 弧线 ,轴线以上的纵向线缩短,称为 缩短 区,此区梁的宽度 增大 ;轴线以下的纵向线伸长,称为 伸长 区,此区梁的宽度 减小 。

情况与轴向拉伸、压缩时的变形相似。

11.中性层与横截面的交线称为 中性轴 ,变形时梁的 所有横截面 均绕此线相对旋转。

12.在中性层凸出一侧的梁内各点,其正应力均为 正 值,即为 拉 应力。

13.根据弯曲强度条件可以解决 强度校核 、 截面选取 和 确定许可载荷 等三类问题。

14.产生最大正应力的截面又称为 危险截面 ,最大正应力所在的点称为 危险点 。

15.在截面积A 相同的条件下, 抗弯截面系数 越大,则梁的承载能力就越高。

第8章 弯曲内力


8.1 弯曲的概念与实例
一、弯曲的实例
工厂厂房的天车大梁
第8章 弯曲内力
8.1 弯曲的概念与实例
火车车轴
第8章 弯曲内力
8.1 弯曲的概念与实例
楼房的横梁
阳台的挑梁
第8章 弯曲内力
8.1 弯曲的概念与实例
二、弯曲的基本概念
1、弯曲变形 当杆件受到垂直轴的横向外力或者外力偶作用时,杆件 的轴线将由直线变成曲线,这种变形称为弯曲。
A
RA
固定铰支座
A
YA
A A
XA
A
第8章 弯曲内力
8.1 弯曲的概念与实例
固定端
H 四、载荷的简化
R
M
第8章 弯曲内力
8.1 弯曲的概念与实例
五、静定梁的计算简图
经过对支座和载荷的简化,并以梁的轴线表示梁,得到梁
的计算简图。
梁主要分为两大类:
1.静定梁
用静力学的平衡方程即可求出全部支反力的梁 2.超静定(静不定)梁
解 (1)求梁的支反力 RA 和 RB
mA 0
RB l F1a F2b 0
RA
A
a
F1
C E
F2
D F
RB
B d
mB 0
RAl F1 ( l a ) F2 ( l b) 0
F1 ( l a ) F2 ( l b) RA l
c b
l
F1a F2b RB l
一、剪力方程和弯矩方程
为了描述剪力和弯矩沿轴线变化的情况,以横坐标x表示横截 面沿在梁轴线上的位置,即各横截面上的剪力和弯矩均可表示为 x的函数,即
1、剪力方程
2、弯矩方程

第八章-弯曲应力(材料力学课件)


P
A
C
B
300 200
2m
2m
CL8TU15
AC 解:
( x) (x) dx dx E 0 0
Px P l2 dx 2 Wz E 16 W z E 0
l /2
l /2
l /2
l /2

0
M ( x) dx Wz E
2 1 6 WE 1 6 0 . 2 0 . 3 z A C 1 0 3 P 1 0 5 1 0 2 l2 6 4 P 1 5 0k N
M y Iz
• 上式是在平面假设和单向受力假设的基础上推 导的,实验证明在纯弯曲情况下这是正确的。 • 对于横力弯曲,由于剪力的存在,横截面产生 剪切变形,使横截面发生翘曲,不再保持为平
面。
• 弹性力学精确分析结果指出:当梁的跨度大于 梁的横截面高度5倍(即l>5h)时,剪应力和挤 压应力对弯曲正应力的影响甚小,可以忽略不 计。因此由纯弯曲梁导出的正应力计算公式, 仍可以应用于横力弯曲的梁中。
二、梁的正应力强度条件
M m a x m [ ] a x W Z
利用上式可以进行三方面的强度计算: ①已知外力、截面形状尺寸、许用应力,校核 梁的强度 ②已知外力、截面形状、许用应力,设计梁的 截面尺寸 ③已知截面形状尺寸、许用应力,求许可载荷
例:两矩形截面梁,尺寸和材料的许用应力均 相等,但放置如图(a)、(b)。按弯曲正应力强度
Iz y max
CL8TU5
bh IZ 12
3
bh , W Z 6
4
2
d IZ 64
Z
, WZ
4
d
4
3

建筑力学

又由 MB 0 得 F1 5 F2 2 FA 6 0
由①、②得 FA 35kN
FB 25kN
(2)求截面1-1上的内力
在截面1-1处将梁截开,取左段梁为研究对象,画出其受力图如图88(b),内力 FS1和 M1 均先假设为正的方向,列平衡方程:
由 Fy 0 得 由 M1 0 得
图8-5
剪力的常用单位为N或kN,弯矩的常用单位为N·m,或kN·m
剪力和弯矩的大小,可由左段梁的静力平衡方程求Fs 0

Fs FA

M0 0
FA a M 0

M FA a
据作用如与果反取作右用段力梁的作关为系研,究它对们象与,从同右样段可梁求求得出截m面mm截m面上上的FFSS
第八章 梁的弯曲
a
第一节 梁的平面弯曲
一、弯曲变形和平面弯曲 弯曲是构件变形的基本形式之一。当一杆件 在两端承受一对等值、反向的外力偶作用,且 力偶的作用面与杆件的横截面垂直时,如图81(a),杆件的轴线由直线变为曲线,这种变 形称为弯曲变形,简称弯曲。
(a)
图 8-1
(b)
有时,杆件在一组垂直于杆轴的横向 力作用下也发生弯曲变形,如图8-1(b), 发生这种弯曲变形时还伴有剪切变形,此 称为剪切弯曲或横向弯曲。
用简易法求内力可以省去画受力图和列平衡方程从而简化计算过程。
例8-3 用简易法求图8-10所示简支梁1-1截面上的剪力和弯矩。
解: (1)求支座反力图8-10 由梁的整体平衡方程求得
FA 8kN
FB 7kN
图8-10
(2)计算1-1截面上的内力 由1-1截面以左部分的外力来计算内力, 根据“顺转剪力正”和“下凸弯矩正”得
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