弯曲应力及强度设计(问题)

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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

工程力学B(二)第11讲第六章弯曲应力-强度条件

工程力学B(二)第11讲第六章弯曲应力-强度条件

τ σ
4 减小应力集中。尽量避免截面尺寸沿梁的急剧变化。尽量 减小应力集中。尽量避免截面尺寸沿梁的急剧变化。 使用圆角过渡。 使用圆角过渡。
局部考虑
1.截面的放置 截面的放置 与 2.同样面积下 最大 同样面积下W最大 同样面积下



为什么? 为什么?


常见梁截面的 Wz /A 值 Wz /A 的值 大与小,哪个好?为什么? 大与小,哪个好?为什么?
W ( x) =
M ( x)
[σ ]
二、变截面梁与等强度梁
横截面沿梁轴变化的梁,称为变截面梁。 横截面沿梁轴变化的梁,称为变截面梁。
F
x
F
b
h(x )
z
y
l
h1
hmax
σ max =
M ( x) = [σ ] W ( x)
W ( x) =
M ( x)
[σ ]
bh 2 6 Fx M ( x ) = Fx, h = 常数,由 Wz = 知h ( x ) = 6 b[σ ]
由τ max =
hmax =
6 Fl b[σ ]
3 Fs 3F 知h1 = 2 bh 2b[τ ]
三、梁的合理受力 梁的合理受力
1.支座位置 合理布置支座位置,使 M max 尽可能小 支座位置 合理布置支座位置,
q L
qL2 40
M
2 qL 8
x
q L/5 L/5
M
2 −qL 50
x
2.加载方式 加载方式——合理布置外力作用,使 M max 尽可能小 合理布置外力作用, 加载方式 合理布置外力作用
Fl 当载荷位于梁跨度中间时, 当载荷位于梁跨度中间时,弯矩最大 Wz ≥ = 3.0 × 10 − 4 m 3 4[σ ]

第九章第六节梁弯曲时的应力及强度计算(上课用)

第九章第六节梁弯曲时的应力及强度计算(上课用)

m
V
( Stresses in Beams)
m

m
M
V
m m
只有与剪应力有关的切向内力元素 d V = dA 才能合成剪力
只有与正应力有关的法向内力元素 d FN = dA 才能合成弯矩
剪力V 内力 弯矩M 正应力 剪应力
所以,在梁的横截面上一般
既有 正应力, 又有 剪应力
先观察下列各组图
所以,可作出如下 假设和推断:
1、平面假设:
2.单向受力假设: 各纵向纤维之间互不挤压,纵向纤维均处于单向受拉或受压的状态。 因此梁横截面上只有正应力σ而无剪应力τ
各横向线代表横截面,实验表 明梁的横截面变形后仍为平面。
梁在弯曲变形时,上面部分纵向纤维缩短,下面部分纵向纤维伸长,必 有一层纵向纤维既不伸长也不缩短,保持原来的长度,这一纵向纤维层称为 中性层. 中性层与横截面的交线称为中性轴,中性轴通过截面形心,是一条形心轴。 且与截面纵向对称轴y垂直,将截面分为受拉区及受压区。梁弯曲变形时, 各横截面绕中性轴转动。
(3)横截面上任一点处的剪应力计算公式(推导略)为

V S I zb
Z
V——横截面上的剪力
Iz——整个横截面对中性轴的惯性矩
b——需求剪应力处的横截面宽度 S*Z——横截面上需求剪应力处的水平线 以外(以下或以上)部分面积A*(如图 )对 中性轴的静矩
V
3V 4 y2 (1 2 ) 2bh h
应力状态按主应力分类:
(1)单向应力状态。在三个相对面上三个 主应力中只有一个主应力不等于零。 (2)双向应力状态。在三个相对面上三个 主应力中有两个主应力不等于零。
(3)三向应力状态。其三个主应力都不等于零。例 如列车车轮与钢轨接触处附近的材料就是处在三向应 力状态下.

弯曲变形的强度条件和强度计算

弯曲变形的强度条件和强度计算

弯曲变形的强度条件和强度计算当梁受到一组垂直于其轴线的力即横向力或位于轴线平面内的外力偶作用时,梁的轴线由一条直线变为曲线,称为弯曲变形。

如果梁的几何形状材料性能和外力都对称于梁的纵向对称面则称为对称弯曲。

如果梁变形后的轴为形心主惯性平面内的平面曲线则称为平面弯曲。

本课程中主要研究以对称弯曲为主的平面弯曲,如图1所示。

图1 平面弯曲一、梁弯曲时的内力——剪力和弯矩梁的横截面上有两个分量——剪力和弯矩,它们都随着截面位置的变化而变化,可表示为F S=F S(x)和M=M (x),称为剪力方程和弯矩方程。

为了研究方便,通常对剪力和弯矩都有正负规定:使微段梁发生顺时针转动的剪力为正,反之为负,如图2所示;使微段梁上侧受拉下侧受压的弯矩为正,反之为负,如图3所示。

图2 剪力的正负图3 弯矩的正负例1:试写出下图所示梁的内力方程,并画出剪力图和弯矩图。

解:(1)求支反力=∑C M:0310126=⨯--⋅AyF,kN7=AyF=∑Y:010=-+ByAyFF,kN3=ByF(2)列内力方程剪力:⎩⎨⎧<<-<<=63kN33kN7)(S xxxF弯矩:⎩⎨⎧≤≤≤≤⋅-⋅-=633mkN)6(3mkN127)(xxxxxM(3)作剪力图和弯矩图二、梁弯曲时的正应力在一般情况下,梁的横截面上既有弯矩又有剪力。

若梁上只有弯矩没有剪力,称为纯弯曲。

本讲主要讨论纯弯曲时横截面上的应力——正应力。

梁横截面上的正应力大小与该点至中性轴的距离成正比,即正应力沿截面宽度均匀分布,沿高度呈线性分布,如图4所示。

图4 梁弯曲时的正应力分布图即有yIxMz)(=σ(1)中性轴把截面分成受拉区和受压区两部分,且最大拉应力和最大压应力发生在上下边缘处,其值为max max y I Mz=σ。

令max y I W z z=,即有:zW M =max σ (2)式中,W z 称为抗弯截面系数,它与横截面的几何尺寸和形状有关,量纲为[长度]3,常用单位为mm 3或m 3。

梁的应力及强度计算

梁的应力及强度计算

梁的应力及强度计算梁是一种常见的结构元件,用于承受或分配荷载。

在设计和分析梁的过程中,计算梁的应力及强度是非常重要的。

本文将详细介绍梁的应力及强度计算方法。

首先,梁的应力定义为单位面积上的力,用公式表示为:σ=M*y/I其中,σ表示梁的应力,M表示梁的弯矩,y表示距离中性轴的垂直距离,I表示梁的截面惯性矩。

梁的应力通常包括弯曲应力、剪切应力和轴向应力。

弯曲应力是由于弯曲力引起的应力,计算公式为:σ_b=M*y/I其中,σ_b表示弯曲应力。

剪切应力是由于纵向剪力引起的应力,计算公式为:τ=V*Q/(b*t)其中,τ表示剪切应力,V表示纵向剪力,Q为形状系数,b为梁的宽度,t为梁的厚度。

轴向应力是由于轴向力引起的应力,计算公式为:σ_a=N/A其中,σ_a表示轴向应力,N表示轴向力,A表示梁的截面积。

梁的强度是指在给定的荷载下梁能够承受的最大应力。

在计算梁的强度时,通常需要将不同种类的应力进行合并。

弯曲强度是指梁在弯曲荷载下的抗弯矩能力。

根据材料的弯曲性能和形状,可以采用破坏理论或变形理论计算梁的弯曲强度。

剪切强度是指梁在剪切荷载下的抗剪切能力。

根据材料的剪切性能和梁的几何形状,可以计算出梁的剪切强度。

轴向强度是指梁在轴向荷载下的抗轴向力能力。

轴向强度的计算通常基于材料的抗拉性能。

在进行梁的应力及强度计算时,还需要考虑其他因素,如材料的弹性模量、断裂韧性和安全系数等。

总之,梁的应力及强度计算是结构设计和分析中必不可少的一部分。

通过合理的计算方法,可以确保梁在荷载下的正常工作和安全使用。

材料力学--弯曲正应力及其强度条件

材料力学--弯曲正应力及其强度条件

C
E
15 106 200 109
7.5 105
q 40 kN / m
A
C
1.5 m
1.5 m
B 300 200
例21:图示木梁,已知下边缘纵向总伸
长为 10 mm,E=10GPa,求载荷P的大小。
P
300
A
C
B 200
2m
2m
解: AC
l/2
(x) dx
0
l/2 (x) d x l/2 M ( x) d x
1m
例20:简支梁受均布荷载,在其C截面
的下边缘贴一应变片,已知材料的 E=200GPa,试问该应变片所测得的应变 值应为多大?
q 40 kN / m
A
C
1.5 m
1.5 m
B 300 200
解:C截面的弯矩
ql2 MC 8 45kN m
C截面下边缘的应力 C
MC Wz
15MPa
应变值
P
y1
y2
Cz
解:
max
M max y1 Iz
[ ]
(1)
max
M max y2 Iz
[ ]
(2)
(1) 得: y1 [ ]
(2)
y2 [ ]
例16:图示外伸梁,受均布载荷作用,
材料的许用应力[σ]=160 MPa,校核 该梁的强度。
10 kN / m
2m
4m
200 100
10 kN / m
变形几何关系 从三方面考虑: 物理关系
静力学关系
1、变形几何关系
m
mn
m
aa
bb
mn
m
m
观察到以下变形现象: (1)aa、bb弯成弧线,aa缩短,bb伸长 (2)mm、nn变形后仍保持为直线,且仍与变为

第八章 弯曲内力、应力及强度计算

第八章 弯曲内力、应力及强度计算

例8-3 如图所示的悬臂梁上作用有均布载荷q,试画出该梁的 剪力图和弯矩图。
解:(1) 列剪力方程和弯矩方程,
将梁左端A点取作坐标原点。
剪力方程和弯矩方程
FQ (x) qx (0 x l) M (x) 1 qx2 (0 x l)
2
(2) 画剪力图和弯矩图
剪力图是一倾斜直线
弯矩图是一抛物线
解 (1)计算1-1截面上弯矩
M1 P 200 1.5103 200103 300N m
(2) 计算 1-1 截面惯性矩
Ix
bh2 12
1.8 32 12
4.05 10 3 m4
(3) 计算1-1截面上各指定点的正应力
A
M1 yA Ix
300 1.5 102 4.05102
111106 N/m2
拉应力
B
M1 yB Ix
300 1.5 102 4.05102
111106 N/m2
压应力
A
M1 yC Ix
M1 0 0N/m 2 Ix
D
M1 yD Ix
3001.5102 4.05102
74.1106 N/m2
压应力
例8-9 一简支木梁受力如图(a)所示。已知q=2kN/m,l=2m。试比 较梁在竖放(图(b))和平放(图(c))时横截面C处的最大正应力。
3、 画剪力图和弯矩图
FQ FQ
FQ
max
ql 2
ql 2 M max 8
例 4 简支梁AB,在C 点处受集中力P 作用, 如图所示。 试作此梁的弯矩图。
解 (1)求支座反力
M B 0 Pb FAl 0
FY 0 FA FB P 0
(2) 列弯矩方程

工程力学中的弯曲应力和弯曲变形问题的探究与解决方案

工程力学中的弯曲应力和弯曲变形问题的探究与解决方案

工程力学中的弯曲应力和弯曲变形问题的探究与解决方案引言:工程力学是研究物体受力和变形规律的学科,其中弯曲应力和弯曲变形问题是工程力学中的重要内容。

本文将探讨弯曲应力和弯曲变形问题的原因、计算方法以及解决方案,旨在帮助读者更好地理解和应对这一问题。

一、弯曲应力的原因在工程实践中,当梁、梁柱等结构承受外力作用时,由于结构的几何形状和材料的力学性质不同,会导致结构发生弯曲变形。

弯曲应力的产生主要有以下几个原因:1. 外力作用:外力作用是导致结构弯曲的主要原因之一。

例如,悬臂梁受到集中力的作用,会导致梁的一侧拉伸,另一侧压缩,从而产生弯曲应力。

2. 结构几何形状:结构的几何形状对弯曲应力有直接影响。

例如,梁的截面形状不均匀或不对称,会导致弯曲应力的分布不均匀,从而引起结构的弯曲变形。

3. 材料力学性质:材料的力学性质也是导致弯曲应力的重要因素。

不同材料的弹性模量、屈服强度等参数不同,会导致结构在受力时产生不同的弯曲应力。

二、弯曲应力的计算方法为了准确计算弯曲应力,工程力学中提出了一系列的计算方法。

其中最常用的方法是梁的弯曲方程和梁的截面应力分析。

1. 梁的弯曲方程:梁的弯曲方程是描述梁在弯曲过程中受力和变形的重要方程。

根据梁的几何形状和受力情况,可以得到梁的弯曲方程,并通过求解该方程,计算出梁在不同位置的弯曲应力。

2. 梁的截面应力分析:梁的截面应力分析是通过分析梁截面上的应力分布情况,计算出梁在不同位置的弯曲应力。

该方法根据梁的几何形状和材料的力学性质,采用静力学平衡和弹性力学理论,计算出梁截面上的应力分布,并进一步得到梁的弯曲应力。

三、弯曲变形问题的解决方案针对弯曲变形问题,工程力学提出了一系列的解决方案,包括结构改进、材料选择和加固措施等。

1. 结构改进:对于存在弯曲变形问题的结构,可以通过改进结构的几何形状,增加结构的刚度,从而减小结构的弯曲变形。

例如,在梁的设计中,可以增加梁的截面尺寸或改变梁的截面形状,以增加梁的抗弯刚度。

第六章 弯曲应力(习题解答)

第六章   弯曲应力(习题解答)

6-3、图示矩形截面梁受集中力作用,试计算1-1横截面上a 、b 、c 、d 四点的正应力。

解:(1)外力分析,判变形。

荷载在纵向对称面内,与轴线垂直,梁发生平面弯曲。

中性轴z 轴过形心C 与载荷垂直,沿水平方向。

(2)内力分析,弯矩图如图(b )所示,1-1横截面的弯矩为:1115230(M -=-⨯=-⋅kN m)(3)应力分析,梁上边有弯矩图,上侧纤维受拉。

1-1横截面上的a 点处于拉伸区,正应力为正;c 点处于中性层上,正应力为零;b 、d 两点处于压缩区,正应力为负。

3111111max2301011.1110.1800.36a a zzzM M M y y I I W σ---⨯=⋅=⋅===⨯⨯Pa MPa 。

11.11b a σσ=-=-MPa0c σ= 31133010(0.1500.050)7.4110.1800.312d d zM y I σ-⨯=-⋅=-⨯-=-⨯⨯Pa MPa37M kN V 图(kN)(a)(c)(b)(c)(e)(d)2+q l /8MkN ·m)(f)(b)180q题6-3图 题6-5图6-5、两根矩形截面简支木梁受均布荷载q 作用,如图所示。

梁的横截面有两种情况,一是如图(b)所示是整体,另一种情况如图(c)所示是由两根方木叠合而成(二方木间不加任何联系且不考虑摩擦)。

若已知第一种情况整体时梁的最大正应力为10MPa ,试计算第二种情况时梁中的最大正应力,并分别画出危险截面上正应力沿高度的分布规律图示。

解:(1)外力分析,判变形。

荷载在纵向对称面内,与轴线垂直,梁发生平面弯曲。

第一种情况中性层为过轴线的水平纵向面,中性轴z 轴过整体形心C 与载荷垂直,沿水平方向。

而第二种情况,两根木梁以各自的水平纵向面为中性层发生弯曲,两根中性轴为与荷载垂直的水平形心主轴。

如图所示。

(2)内力分析,判危险面:弯矩图如图(b )所示,跨中截面为危险面。

5章弯曲应力及弯曲强度

5章弯曲应力及弯曲强度

第5章弯曲应力及弯曲强度
5.1 平面弯曲的概念和实例 弯曲: 弯曲: 以轴线变弯为主要特征 的变形形式。 的变形形式。 a) 外力特征 外力特征: 受横向荷载的作用, 受横向荷载的作用,即外 力或外力偶的矢量方向垂 直于杆轴. 直于杆轴 b) 变形特征 变形特征: 杆件的轴线由直线变为曲线. 杆件的轴线由直线变为曲线 以弯曲变形为主要变形的杆件. 梁:以弯曲变形为主要变形的杆件
x M(x)
5.2 剪力和弯矩与剪力图和弯矩图 图示简支梁受力F作用 试作此梁的内力图。 作用, 例 5-4 图示简支梁受力 作用,试作此梁的内力图。
a A C RA
b F L
b B L RB
计算约束反力. 解:①计算约束反力
a b RB = F RA = F L L 写出内力方程. ②写出内力方程 AC段 AC段: Fs1(x) = RA = b F L b M1(x) = RA ⋅ x = Fx L CB段 CB段: a Fs2 (x) = −RB = − F L a M2 (x) = RB ⋅ (L − x) = F(L − x) L
DEPARTMENT OF ENGINEERING MECHANICS KUST DEPARTMENT OF ENGINEERING MECHANICS KUST DEPARTMENT OF ENGINEERING MECHANICS KUST DEPARTMENT OF ENGINEERING MECHANICS KUST
• 正负号规定: 正负号规定: M──使梁下部受拉为正, M──使梁下部受拉为正, 使梁下部受拉为正 通常M图绘制在受拉侧,不标正负号。 通常M图绘制在受拉侧,不标正负号。 Fs──使脱离体顺时针转为正,逆时针转为负。 ──使脱离体顺时针转为正,逆时针转为负。 使脱离体顺时针转为正 ──拉为正 压为负。 拉为正, FN──拉为正,压为负。 Fs 、FN图正值绘在上侧,并标明正负号。 图正值绘在上侧,并标明正负号。 • 阴影线规定: 阴影线规定: 阴影线垂直于杆轴,表示取值方向。 阴影线垂直于杆轴,表示取值方向。

材料力学典型例题及解析 5.弯曲应力典型习题解析

材料力学典型例题及解析 5.弯曲应力典型习题解析

q
h1
h2
A

b l
题3图
解题分析:两板叠放在一起,在均布载荷 q 作用下,两梁一起变形,在任一截面上,两者弯 曲时接触面的曲率相等。小变形情况下,近似认为两者中性层的曲率相等。根据该条件,可 计算出各梁分别承担的弯矩。然后再分别计算两梁的最大应力。两板胶合在一起时,按一个 梁计算。 解:1、计算两板简单叠放在一起时的最大应力
= 0.5 m 2q ≤ σ Wz
解得 q ≤ W z [σ ] = 49 ×10−6 m 3 ×160 ×106 Pa = 15 680 N/m = 15.68 kN/m
0.5 m2
0.5 m2
3、BD 杆的强度条件
BD 杆横截面上各点拉伸正应力相同,强度条件为
σ
≤ [σ ] 或σ = F NBD =
F
Ay
=
3m 4
q

F
By
=
9m 4Leabharlann q2、梁的强度条件
画梁的弯矩图如图 b。显然,B 截面为危险截面。 M B = 0.5 m2 q ,查表知 10 号工 字钢 W z = 49 ×10−6 m 3 ,于是 B 截面上弯曲正应力强度条件为
[ ] [ ] σ m a x ≤ σ

σ ma x
=
M max Wz
=
I I
1 2
M
2
=( h1)3 h2
M
2
=
1M 8
2
梁中间截面弯矩为
M
=
M
1
+
M
2
=
1 ql 8
2
于是
M
1
=
1 72

弯曲强度计算

弯曲强度计算

I y 令
Wz
Iz ymax

z max
max
M Wz
式中 Wz——抗弯截面系数。在M相同的情况
下,Wz 愈大, max就愈小,梁便不容易破坏。可见
,抗弯截面系数反映截面抵抗弯曲破坏的能力。
(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
RA 26 KN
RB 34 KN
M max 136 KN m
Wz
M max
2
136 106 2 170
400 cm3
a z
b
y
M
τmin
τmax τmin
二、强度计算
1. 强度校核
max
M max Wz
2. 设计截面
max
FQ
S* z max
Iz b
Wz M max
圆截面:
Wz
Iz ymax
d 4
d
64 2
d3
32
矩形截面:
Wz
Iz ymax
bh3 12 h2
bh2 6
3. 确定许用荷载
M max Wz
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。
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:
1
2
2
2
2
3
2
2
2
2
mmaxaxMM2I1Iyzyzmmaaxx

弯曲梁的剪应力计算及强度计算PPT精选文档

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b
M D yb Iz
28.3MPa
c
M B yc Iz
33.6MPa
c,m ax a5.9 8M P ac
t,m axc3.3 6MP at
梁的弯曲强度符合要求
20
例6.5 悬臂工字钢梁AB,长l=1.2m,在自由端 有一集中荷载F,工字钢的型号为18号,已知 钢的许用应力[σ]=170Mpa,略去梁的自重, (1)试计算集中荷载F的最大许可值。 (2)若集中荷载为45 kN,确定工字钢的型号。
解: 1.最大弯曲剪应力。
最大弯曲剪应力发生 在中性轴上。中性轴 一侧的部分截面对中 性轴的静矩为:
Sz yc A
S z,m a (2 x m 0 1 m m 2 0 4 m m 5 )2 m 2m 0 9 m .0 2 14 5 m 03m 2
8
最大弯曲剪应力:
(2).腹板、翼缘交接处的弯曲剪应力
Z
Izd
腹板上的剪应力沿腹板高度按抛物 线规律变化(翼板上的剪应力很小 )
最大剪应力发生在中性轴上,工字形截面翼缘上承担了绝大部分弯矩,腹板 上承担绝大部分剪力。
最大剪应力实用计算公式
(三 )、圆截面梁的最大剪应力
max
4 3
V A
最大剪应力发生在中性轴上
腹板 面积 近似均匀分布
7
例 梁截面如图所示,横截面上剪力V=15KN。 试计算该截面的最大弯曲剪应力,以及腹板与 翼缘交接处的弯曲剪应力。截面的惯性矩 Iz=8.84×10-6m4。
WZ
bh 2 6
l2
l2
Fs m ax
F 2
F
max
3 2
Fs A
32 2 bh
3 F 4 bh

弯曲正应力强度条件(一)

弯曲正应力强度条件(一)

弯曲正应力强度条件(一)弯曲正应力强度条件什么是弯曲正应力强度条件?弯曲正应力强度条件是机械工程中重要的概念。

在设计和分析弯曲加载下的结构时,必须考虑结构元素的弯曲正应力强度。

弯曲正应力强度是指在弯曲加载下,结构元素所承受的正应力是否超过其抗弯承载力。

如果正应力超过了抗弯承载力,就会导致结构元素的破坏。

弯曲正应力强度条件的计算方法为了确定结构元素是否满足弯曲正应力强度条件,可以使用以下计算方法:1.计算弯曲强度:通过分析结构元素的几何形状、材料特性和施加的载荷,可以计算出结构元素的抗弯承载力。

这是判断弯曲正应力强度是否满足条件的关键步骤。

2.计算正应力:在确定了结构元素的抗弯承载力后,可以通过应力分析来计算结构元素上产生的正应力。

这可以通过应力公式和几何形状计算得出。

3.比较正应力和抗弯承载力:将计算得到的正应力与抗弯承载力进行比较。

如果正应力小于抗弯承载力,则结构元素满足弯曲正应力强度条件,否则需要进行结构优化或者增加材料强度。

弯曲正应力强度条件的应用领域弯曲正应力强度条件广泛应用于机械工程中。

以下是一些典型的应用领域:•桥梁设计:在桥梁设计中,弯曲正应力强度条件的满足将确保桥梁结构的稳定性和安全性。

工程师需要计算桥梁结构元素在不同载荷下的正应力,并与其抗弯承载力进行比较,以确保结构的可靠性。

•建筑设计:在建筑设计中,弯曲正应力强度条件的考虑能够保证建筑物的承重能力和稳定性。

结构工程师需要对建筑元素的强度进行计算和分析,以确保其满足弯曲正应力强度条件。

•机械设备设计:在机械设备设计中,弯曲正应力强度条件对于保证设备的工作正常运行和寿命具有重要意义。

工程师需要进行强度计算,并对设备结构进行优化,以满足弯曲正应力强度条件。

结论弯曲正应力强度条件是机械工程中不可忽视的重要概念。

通过计算弯曲强度、正应力和比较,我们可以判断结构元素是否满足弯曲正应力强度条件。

合理应用弯曲正应力强度条件,能够保证结构的安全性和可靠性,在不同领域的设计和分析中发挥着至关重要的作用。

弯曲抗压设计强度rw

弯曲抗压设计强度rw

弯曲抗压设计强度rw
首先,弯曲抗压设计强度rw的计算通常涉及材料的力学性能,比如抗压强度、杨氏模量等。

这些参数可以通过实验室测试或者材料手册获得。

在计算过程中,需要考虑到材料的弹性和塑性变形,以及可能存在的缺陷和不均匀性。

其次,弯曲抗压设计强度rw还受到结构形状、尺寸和加载方式的影响。

不同形状和尺寸的结构在受到相同载荷时,其弯曲抗压设计强度rw会有所不同。

此外,不同的加载方式(比如静载和动载)也会对rw产生影响。

另外,材料的温度、湿度等环境因素也会对弯曲抗压设计强度rw造成影响。

一些材料在高温或者潮湿环境下会出现强度下降的情况,因此在实际工程中需要考虑这些因素对rw的影响。

最后,对于不同的工程应用,设计师还需要考虑到安全系数的问题。

在实际设计中,通常会将弯曲抗压设计强度rw乘以一个安全系数,以确保结构在使用过程中不会发生失效。

综上所述,弯曲抗压设计强度rw是一个复杂的参数,其计算和
应用需要考虑材料性能、结构形状、加载方式、环境因素和安全系
数等多个方面的因素。

在工程设计中,需要进行全面的分析和计算,以确保结构的稳定性和安全性。

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My Iz
p.9
材料力学
材料力学
横力弯曲时的应力
2.剪应力计算公式简介:
距中性轴为y的点上的剪应力相等且方向与剪力方向相同,大小为
QS Izb
* z
其中,Q表示横截面上的剪力,Sz*表示距中性轴为y的横线以外部分截面面积对z 轴的静距,b是截面的宽度; 截面上最大剪应力发生在截面的中性轴上;
(2) 圆截面:直径为d,则
1 2 和 W bh 6
h
C y dy y d
z
1 1 4 3 I z d 和 W d 64 32
c
ρ y z y
z
p.8
材料力学
材料力学
横力弯曲时的应力
1.正应力计算公式:
当梁的跨度与梁的高度之比大于5时,可以使用纯弯曲的正应力计算公式, 而不会引起很大的误差,即
(4) 正应力公式:综合上面的关系得:
My Iz
最大正应力是:
其中
Iz W ymax
Mymax M M max Iz W Iz ymax
称抗弯截面系数;
p.7
材料力学
材料力学
纯弯曲时的正应力
4.截面性质:
(1) 矩形截面:矩形的高是h,宽是b,则
b
1 3 I z bh 12
y
y E M z M A ydA A y E dA A y 2 dA
令 Iz
2 y A dA 则:
EI z M

1 M EI z
p.6
其中EIz称抗弯刚度; 在纯弯曲时,轴线的曲率是常数,即轴线是一条圆弧
材料力学
材料力学
纯弯曲时的正应力
3.正应力计算公式的推导
Me
y 图5-3
σ+max
p.5
材料力学
材料力学
纯弯曲时的正应力
3.正应力计算公式的推导
(3) 静力关系:由应力和内力之间的关系知:
z c y M бdA x
y E N AdA A E dA
A ydA 0
yC 0


A
ydA yC A 0,
上式说明,中性轴(z)通过横截面的形心 由于y轴是截面的对称轴,则My=0自然满足;另外
材料力学
横力弯曲时的应力
3.提高弯曲强度的措施
(3) 合理选择梁的截面:要使抗弯截面系数W增大,但不能使截面面积过份增大 ,即使W/A的值增大;
p.14
材料力学
材料力学
横力弯曲时的应力
3.提高弯曲强度的措施
(4) 等强度梁的概念:使梁截面随截面上的弯矩改变而改变,结果使每个截面上 的最大正应力均相等,且等于许用应力,即
max
M max W
(2) 梁截面关于中性轴不对称,拉压的许用应力相等时,强度条件为
max
M max ymax Iz

(3) 梁截面关于中性轴不对称,拉压的许用应力不相等时,强度条件分别为
M yt max M yc max t max t , c max c I z t max I z c max
p.11
材料力学
材料力学
横力弯曲时的应力
2.剪应力强度条件:
max
在同时给出正应力和剪应力强度条件时,一般先考虑正应力强度条件, 再考虑剪应力强度条件;
p.12
材料力学
材料力学
横力弯曲时的应力
3.提高弯曲强度的措施
(1) 合理安排梁的支承; (2) 合理布置载荷;
p.13
材料力学
材料力学
材料力学
弯曲应力及强度设计
Design Of Beams For Bending Stresses
p.1
材料力学
材料力学
概念
1.纯弯曲:
梁截面上没有剪力,而只有弯矩,且弯矩是一个常量;
2.横力弯曲:
梁截面上既有剪力,又有弯矩;
z
Q
M σ τ y 图5-1
3.横截面上内力和应力之间的关系: 如图5-1所示,
2.应力分析:
正应力有拉应力,也有压应力,在过渡处的正应力则为0;定义梁中正应力为0 的一层为中性层,中性层与横截面的交线为中性轴;
p.3
材料力学
材料力学
纯弯曲时的正应力
3.正应力计算公式的推导
(1) 变形几何关系:见图5-2;
dx O y b O b
ρ

y
O' b'
O' b'
图5-2 OO在中性层上,变形后OO长度不变,所以bb=OO=O'O',bb的应变是:
max
M x W x
阶梯轴为近似的等强度梁
等高等强度梁。
p.15
b
一些常见截面的最大剪应力是 距形截面:
max
3Q 2 bh
Q h y
圆截面:
工字型截面:
4 Q max 3 R2 y ω Q ,其中b和h分别是腹板的宽度和高度; max bh
yCBiblioteka z (中性轴)p.10
材料力学
材料力学
弯曲强度条件
1.等截面梁正应力强度条件
(1) 梁截面关于中性轴对称,拉压的许用应力相等时,强度条件为
x
梁横截面上的内力是Q和M,任取一微面积dA,上面的正应力是σ,剪应力是τ,则 存在下列关系式:
N dA 0
A
Q dA
A
M z y dA M
A
M y z dA 0
A
p.2
材料力学
材料力学
纯弯曲时的正应力
1.平面假设:
梁的横截面在变形前后仍保持为平面,且垂直于梁的轴线;
b' b'bb ( y )d d y bb d
p.4
材料力学
材料力学
纯弯曲时的正应力
3.正应力计算公式的推导
(2) 物理关系:由胡克定律知:
y E E
由表达式知: 当y<0时,正应力是压应力,当y>0时,正应力是拉应力,当y=0时,正应力为 0(中性层);横截面上沿y方向的正应力分布如图5-3所示; σ-max 中性轴
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