【最新整理】材料力学第9章 梁的挠度和刚度计算
材料力学第9章--梁挠度和刚度计算
qx4
ql 12
x3
C x D 1
1
C 材料力学方程和挠曲线方程
EIq 1 qx3 ql x2 ql3
6
4 24
EIw 1 qx4 ql x3 ql3 x 24 12 24
6 梁的最大挠度：根据对称性
E Iw m a x E Iw |2 l 2 1 4 q 2 l 4 1 q 2 l 2 l 3 q 2 l4 3 2 l 3 5 8 q 4 lE 2 I
第9章 平面弯杆弯 曲 变 形与刚度计算 9.1 挠曲线 挠度和转角 9.2 挠曲线近似微分方程 9.3 积分法求梁的变形 9.4 叠加法求梁的变形 9.5 梁的刚度条件与合理刚度设计 9.6 用变形比较法解简单超静定梁
材料力学第9章--梁挠度和刚度计算
9.1 挠曲线 挠度和转角
1、梁的变形特点
平面假设
1 M z (x)
EI z * 思考：
1、若M常量
2、 若MM（x）
材料力学第9章--梁挠度和刚度计算
9.3 积分法求梁的变形
1、挠曲线方程（弹性曲线）
EIw (x)M (x)
EIw (x)M (x)dxC 1
E Iw (x ) (M (x )d x )d x C 1 x C 2
材料力学第9章--梁挠度和刚度计算
q
小变形（小挠度）
C
挠曲线
P x
w(x)
w(x)
C1
挠曲线：梁弯曲后，梁轴线所成的曲线
挠曲线方程
挠度：梁截面形心在垂直于梁的初始轴线方向的位移 w w(x)
转角：梁截面相对于变形前的位置转过的角度 qtanqdwx
材料力学第9章--梁挠度和刚度计算
dx
第9章__梁的挠度和刚度计算
第9章__梁的挠度和刚度计算在结构分析中，梁的挠度和刚度是非常重要的参数，它们能够帮助我们了解和评估梁的性能和稳定性。
本章主要介绍了梁的挠度和刚度的计算方法。
首先，我们需要了解梁的挠度是什么。
简单来说，梁的挠度指的是梁在承受荷载时的弯曲和垂直变形程度。
挠度大小反映了梁的柔软性和变形能力，对于结构工程来说，挠度必须在允许范围内，以保证结构的安全和稳定。
梁的挠度计算可以通过简化的工程解析方法或者数值计算方法来进行。
这里主要介绍两种常用的方法。
第一种方法是基于简化的工程解析方法，即梁的挠度计算公式。
根据梁的几何形状和受力情况，可以得到不同类型梁的挠度计算公式。
例如，对于简支梁，其挠度可以用以下公式计算：δ=(5*q*L^4)/(384*E*I)其中，δ是梁的最大挠度，q是梁的单位长度荷载，L是梁的长度，E是梁的弹性模量，I是梁的截面惯性矩。
对于其他类型的梁，如悬臂梁、连续梁等，也有相应的挠度计算公式。
通过这些公式可以得到梁的最大挠度。
第二种方法是使用数值计算方法，主要是有限元法。
有限元法是一种通过将结构分割成若干小单元，然后进行位移解和力学分析的方法。
通过有限元软件，可以模拟梁在荷载作用下的变形情况，并得到挠度的数值解。
此外，在梁的挠度计算中，还需要考虑梁的边界条件。
梁的边界条件决定了梁的约束程度，也会影响梁的挠度大小。
常见的边界条件包括简支、悬臂、固支等。
在梁的刚度计算中，主要考虑的是梁的弯曲刚度和剪切刚度。
弯曲刚度指的是梁在弯曲过程中对外力的抵抗能力，可以用弯矩-曲率关系来表示。
剪切刚度指的是梁在受剪力作用下的变形能力，可以用剪力-变形关系来表示。
梁的弯曲刚度和剪切刚度分别可以通过以下公式计算：弯曲刚度：EI=M/θ剪切刚度：GA=T/ϕ其中，E是梁的弹性模量，I是梁的截面惯性矩，G是梁的剪切模量，A是梁的横截面积，M是梁的弯矩，θ是梁的曲率，T是梁的剪力，ϕ是梁的剪应变。
通过计算弯曲刚度和剪切刚度，我们可以评估梁在荷载作用下的响应和变形情况，进一步判断结构的性能和稳定性。
梁挠度计算公式范文
梁挠度计算公式范文梁的挠度指的是梁的中点的竖直偏移量，通常用来描述梁的刚度和承载能力。
在工程设计中，梁的挠度是一个非常重要的参数，它关系到梁的安全性和使用性能。
梁的挠度可以通过公式计算得到，不同类型的梁有不同的挠度计算公式。
下面将介绍几种常见的梁的挠度计算公式。
1.简支梁的挠度计算公式：在简支梁的情况下，梁两端都可以自由转动，公式如下：δ=(5*q*L^4)/(384*E*I)其中，δ表示梁的挠度，q表示单位长度上的荷载，L表示梁的长度，E表示弹性模量，I表示截面惯性矩。
2.两端固定梁的挠度计算公式：在两端固定梁的情况下，梁两端都不可以转动，公式如下：δ=(q*L^4)/(8*E*I)其中，δ、q、L和E的含义与简支梁的公式相同。
3.悬臂梁的挠度计算公式：在悬臂梁的情况下，梁的一端固定而另一端自由，公式如下：δ=(q*L^4)/(8*E*I)其中，δ、q、L和E的含义与两端固定梁的公式相同。
4.混合支承梁的挠度计算公式：对于混合支承梁，即一端支承，一端固定δ=(q*L^4)/(8*E*I)+(5*q*a^4)/(384*E*I)其中，δ表示梁的挠度，q表示单位长度上的荷载，L表示梁的长度，E表示弹性模量，I表示截面惯性矩，a表示梁的支承长度。
这些挠度计算公式可以用于梁的静态分析，但需要注意的是，实际工程中的梁往往更加复杂，具体情况需要根据实际情况进行分析和计算。
同时，在计算挠度时，还需要对材料的弹性模量、截面惯性矩等参数进行准确的测量或估算。
总结起来，梁挠度的计算公式主要涉及到荷载和几何参数，根据梁的支承方式和边界条件的不同，可以选择相应的挠度计算公式。
在实际工程应用中，还需要根据具体情况进行修正和调整，确保计算结果的准确性和可靠性。
材料力学——第9章(平面弯曲杆件的变形与刚度计算)
a
A
x1
F C
b
Fa l
当 a＞b 时——
6lEI
B
max
x2
Fab( l a ) max B 6lEI 当 a＞b 时——最大挠度发生在AC段
0 x l 2 b2 3 a( a 2b ) 3
xa
最大挠度一定在左侧段
x x
max 1
2 Fb 1 ( x x ) ( l b 2 )3 9 3 EIl
19
Fb l
讨论：1、此梁的最大挠度和最大转角。 左 1 max 1 0 x1 0 右 2 max 2 0 x 2 l 侧 侧 Fab( l b ) Fab( l a ) 段： 1 max A 段： 2 max B 6lEI
§9-1 挠曲线 挠度和转角
§9-2 挠曲线的近似微分方程
§9-3 积分法求梁的变形 §9-4 叠加法求梁的变形 §9-5 梁的刚度条件与合理刚度设计 §9-6 用变形比较法解简单超静定梁
1
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）。
式中，C1、D1是积分常数，可通过梁的边界条件（支座 的约束条件）确定。
梁上有集中力、集中力偶以及间断性分布荷载作用时，弯 矩方程需分段写出，各梁段的挠曲线近似微分方程也不同。积 分常数还要利用连续性条件，才能求出。 7
二、位移边界条件
A F C B F D
支座位移条件： A 0 B 0 Nhomakorabea
18
⑸跨中点挠度及两端端截面的转角
x L 2
梁的变形与刚度计算
3、预加反弯度（预变形与受力时梁的变形方向相反，目的起到 一定的抵消作用）
B
查表，得
y
C
y4Biblioteka CqyCm
l
q
A
2 5ql ml 384EI 16 EI
()
Bq
θA θAq θAm
3 ml ql 24 EI 3EI
Aq
m
A
C y cq
(
)
Bm
Am
C ycm
θB θBq θBm
3 ml ql 24 EI 6 EI
(
梁的变形及刚度计算 一、基本概念（挠度、转角、挠曲线） 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
x
A
y
B
一、基本概念（挠度、转角、挠曲线）
度量梁变形后横截面位移的两个基本量 1、挠度（ y）: 横截面形心 C (即轴线上的点)在垂直于 x
A C
B
x
C'
y
转角
y挠度
B
转角方程：一般各横截面的转角是不相同的，是位置x的 函数，称为转角方程，记做= （x）
一、基本概念（挠度、转角、挠曲线）
3、挠曲线 ：梁变形后的轴线 称为挠曲线 。 挠曲线方程为 y y ( x) ——挠度方程
梁的变形及刚度计算
(3) 改善荷载的作用情况
在结构允许的情况下，合理地调整荷载的位置 及分布情况，以降低弯矩，从而减小梁的变形， 提高其刚度。如图所示，将集中力分散作用， 甚至 改为分布荷载，则弯矩降低，从而梁的 变形减小，刚度提高。
l /500，弹性模量E=2×105MPa ，试选择工字钢
的型号。
解 （1）按强度条件选择工字钢型号 梁的最大弯矩为：
M max
FP l 4
＝
40 103 N 3103 mm 4
＝3107 N mm
按弯曲正应力强度条件选截面
M max
W
W
M max
3107 N mm 160MPa
B
=
FPl 2 2EI
wm a x
=
FPl 3 3EI
2.悬臂梁 弯曲力偶作用在自由端
B
=
Ml EI
wm a x
=
Ml 2 2EI
续表
3.悬臂梁 均匀分布荷载作用在梁上
B
=
ql 3 6EI
wm a x
=
ql 4 8EI
4.简支梁 集中荷载作用跨中位置上
时 a = b = l 2
A
=－
B
=
FPl 2 16 EI
梁的刚度足够
所以，选用20a工字钢
3、提高梁抗弯刚度的措施
梁的挠度和转角与梁的抗弯刚度EI 、梁的跨 度L 、荷载作用情况有关，那么，要提高梁的 抗弯刚度可以采取以下措施：
(1) 增大梁的抗弯刚度EI 增大梁的EI值主要是设法增大梁截面的惯性矩I 值，一般不采用增大E 值的方法。
在截面面积不变的情况下，采用合理的截面形 状，可提高惯性矩I 。
梁的变形及刚度计算
材料力学第9章 梁的挠度和刚度计算-挠度例题
6 梁的最大挠度：根据对称性
EIwmax
EIw
|l
2
1 24
q
l
4
2
ql 12
l
3
2
ql 3 24
l 2
5ql 2 384EI
7 梁两端的转角
EIq A
EIq
|x0
ql 3 24
EIqB
EIq
|xl
1 6
ql 3
ql 4
l2
ql 3 24
ql 3 24
例9.3 集中力下的简支梁，EI已知，求挠曲线方程
when w1 0
Fb x2 Fb l2 b2 0 2l 6l
x
l2 b2
al b
a a 2b
3
3
3
if a b then x a
Fb
wmax w1( x ) 9 3EIl
l2 b2 2
if a b then x a
wmax
Fl 3 48EI
例、试用积分法求图示梁的转角方程和挠曲线方程，并求
F
x
a 3
EIw1(a) EIw2(a)
积分成数为
D1 D2 0
D1 D2
C2 x D2
C1
C2
Fb 6l
l2 b2
5 梁的转角方程和挠曲线方程
EIw1
Fb 2l
x2
Fb 6l
l2 b2
EIw2
Fb 2l
x2
1 2
F
x
a2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Fb l2 b2 6l
EIw1
Fb 6l
和转角方程，最大挠度及最大转角。 a
（完整word版）梁挠度计算公式
（完整word版）梁挠度计算公式(完整word版)梁挠度计算公式简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式：均布荷载下的最大挠度在梁的跨中，其计算公式:Ymax = 5ql^4/(384EI).式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).q 为均布线荷载标准值（kn/m)。
E 为钢的弹性模量，对于工程用结构钢，E = 2100000 N/mm^2。
I 为钢的截面惯矩，可在型钢表中查得（mm^4)。
跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式：Ymax = 8pl^3/（384EI）=1pl^3/（48EI)。
式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm）。
p 为各个集中荷载标准值之和(kn).E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢，E = 2100000 N/mm^2.I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4）.跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式:Ymax = 6。
81pl^3/（384EI）.式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度（mm）.p 为各个集中荷载标准值之和（kn）.E 为钢的弹性模量，对于工程用结构钢，E = 2100000 N/mm^2.I 为钢的截面惯矩，可在型钢表中查得（mm^4）.跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度，其计算公式:Ymax = 6。
33pl^3/（384EI）。
式中：Ymax 为梁跨中的最大挠度（mm)。
p 为各个集中荷载标准值之和（kn）.E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2。
I 为钢的截面惯矩，可在型钢表中查得(mm^4）.悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大挠度分别为的，其计算公式:Ymax =1ql^4/（8EI）。
;Ymax =1pl^3/（3EI）。
q 为均布线荷载标准值（kn/m）。
;p 为各个集中荷载标准值之和（kn).。
第9章梁的挠度和刚度计算
第9章梁的挠度和刚度计算梁的挠度和刚度是结构力学中的重要概念，它们能够帮助我们分析和设计梁结构的性能。
在这一章中，我们将讨论如何计算梁的挠度和刚度。
在梁的分析中，挠度是一个重要参数，用来描述梁在受力后产生的变形。
挠度的大小可以反映梁的刚度，即梁的抵抗变形的能力。
计算梁的挠度可以通过解析方法、数值方法和实验方法来进行。
在解析方法中，梁的挠度可以通过弯曲方程来计算。
对于简支梁的弯曲问题，我们可以使用梁的弯矩方程和挠度方程来计算梁的挠度。
对于集中载荷作用下的梁，挠度方程可以表示为：δ(x)=(F*x^2)/(6*E*I)其中，δ(x)表示距离梁端点x处的挠度，F表示施加在梁上的力，E表示梁的杨氏模量，I表示梁的截面惯性矩。
通过这个方程，我们可以计算任意位置处的梁挠度。
对于均布载荷作用下的梁，挠度方程可以表示为：δ(x)=(w*x^4)/(8*E*I)其中，w表示单位长度上施加的均布载荷。
通过这个方程，我们可以计算任意位置处的梁挠度。
数值方法是另一种计算梁挠度的常用方法，它基于数值近似和积分方法。
其中最常见的方法是有限元法。
有限元法将梁结构划分为许多小单元，并基于这些小单元的形状函数和位移函数来计算梁的挠度。
通过这种方法，我们可以得到梁在各个位置的近似挠度值。
实验方法是第三种计算梁挠度的方法。
这种方法需要在实验室使用悬臂梁等设备对梁结构进行实验。
通过施加不同的载荷并测量梁的变形，我们可以计算出梁在各个位置的挠度。
梁的刚度是另一个重要的参数，它描述了梁结构对于外部载荷的抵抗能力。
刚度通常用弹性系数表示，在梁结构中即为弹性模量。
弹性模量是梁材料的一个物理特性，它越大，则说明梁越硬，更难发生变形。
梁的刚度可以通过弯矩方程和挠度方程来计算。
对于简支梁的弯曲问题，弯矩方程可以表示为：M(x)=(F*x)/L其中，M(x)表示距离梁端点x处的弯矩，F表示施加在梁上的力，L 表示梁的长度。
通过这个方程，我们可以计算任意位置处的梁弯矩。
材料力学第9章 梁的挠度和刚度计算
材料力学第9章梁的挠度和刚度计算梁的挠度和刚度计算材料力学第9章引言梁是一种常见的结构元素，在各个工程领域都有广泛的应用。
了解梁的挠度和刚度计算方法对于设计和分析梁的性能至关重要。
本文将介绍材料力学第9章中梁的挠度和刚度计算的相关内容。
1. 梁的挠度计算方法1.1 单点弯曲当梁受到单点弯曲时，可以使用梁的弯曲方程来计算梁的挠度。
梁的弯曲方程可以表达为：δ = (M * L^2) / (2 * E * I)其中，δ为梁的挠度，M为梁的弯矩，L为梁的长度，E为梁的弹性模量，I为梁的截面惯性矩。
1.2 均匀分布荷载当梁受到均匀分布荷载时，梁的挠度计算稍有不同。
可以使用梁的基本方程来计算梁的挠度。
梁的基本方程可以表达为：δ = (q * L^4) / (8 * E * I)其中，δ为梁的挠度，q为梁的均匀分布荷载，L为梁的长度，E为梁的弹性模量，I为梁的截面惯性矩。
2. 梁的刚度计算方法梁的刚度是指梁对外界荷载的抵抗能力。
梁的刚度可以通过计算梁的弯曲刚度和剪切刚度得到。
2.1 弯曲刚度梁的弯曲刚度可以通过梁的截面惯性矩来计算。
弯曲刚度可以表示为：EI = ∫(y^2 * dA)其中，EI为梁的弯曲刚度，y为离梁中性轴的距离，dA为微元面积。
2.2 剪切刚度梁的剪切刚度可以通过梁的截面两点间的剪力和相对位移关系来计算。
剪切刚度可以表示为：GJ = ∫(θ * dA)其中，GJ为梁的剪切刚度，θ为梁的剪切角，dA为微元面积。
3. 示例为了加深对梁的挠度和刚度计算的理解，下面以一根长度为L的梁为例进行计算。
假设梁受到均匀分布荷载q作用，并且梁的截面为矩形截面，梁的宽度为b，高度为h。
根据梁的挠度计算方法，可以得到梁的挠度公式为：δ = (q * L^4) / (8 * E * b * h^3)根据梁的刚度计算方法，可以得到梁的弯曲刚度和剪切刚度公式为： EI = (b * h^3) / 12GJ = (b * h * h^3) / 12通过计算梁的挠度和刚度，可以得到梁的性能参数，进而进行工程设计和分析。
第九章-用叠加法计算梁的变形梁的刚度计算(材料力学课件)
m 1
x
m2
l
CL9TU21
解：由梁的挠曲线近似微分方程 EIv ′′ = M ( x ) 知，在梁挠曲线的拐点处有： = 0 在梁挠曲线的拐点处有： M 从弯矩图可以看出： 从弯矩图可以看出：
m 1
x
m2
m1 1 = m2 2
l
M m 1
m2
例：两根材料相同、抗弯刚度相同的悬臂 两根材料相同、 梁Ⅰ、Ⅱ如图示，Ⅱ梁的最大挠度是Ⅰ梁的多 如图示， 梁的最大挠度是Ⅰ 少倍？ 少倍？
CL9TU31
图示梁Ｂ处为弹性支座， 例： 图示梁Ｂ处为弹性支座，弹簧刚度
EI 端挠度v 端挠度 k = 3 。求C端挠度 C。 2a
CL9TU32
梁不变形， 解：(1)梁不变形，仅弹簧变形引起的 点挠度为 梁不变形 仅弹簧变形引起的C点挠度为 3 qa 3qa 4 vC 1 = = ↓ 2 k EI
CL9TU40
解：由刚度条件
v max
得
所以
Pl l = ≤ [v ] = 48 EI 500
3
48 EI P≤ = 7.11 kN 2 500l
[ P ] = 7.11 kN
σ max
M max Pl = = = 60MPa ≤ [σ ] Wz 4Wz
所以满足强度条件。
§9-4 提高弯曲刚度的措施
P
l
Pl − 3EI
2P
3
2l
CL9TU22
作用， 例：简支梁在整个梁上受均布载荷q作用，若 简支梁在整个梁上受均布载荷 作用 其跨度增加一倍，则其最大挠度增加多少倍？ 其跨度增加一倍，则其最大挠度增加多少倍？
q
l
vmax
5ql =− 384EI
材料力学第9章 梁的挠度和刚度计算
材料力学第9章梁的挠度和刚度计算在工程结构中，梁是一种常见的构件，其在承受载荷时会发生弯曲变形。
而梁的挠度和刚度计算是材料力学中的重要内容，对于确保梁的正常工作和结构的安全性具有至关重要的意义。
首先，我们来理解一下什么是梁的挠度。
简单来说，梁的挠度就是梁在受力作用下，横截面形心沿垂直于轴线方向的位移。
想象一下一根水平放置的梁，在受到垂直向下的力时，它会向下弯曲，这个弯曲的程度就是挠度。
那么为什么要计算梁的挠度呢？这是因为过大的挠度可能会影响梁的正常使用功能。
比如，在桥梁结构中，如果梁的挠度过大，可能会导致桥面不平整，影响车辆行驶的舒适性和安全性；在机械零件中，过大的挠度可能会导致零件之间的配合出现问题，影响机器的正常运转。
接下来，我们谈谈梁的刚度。
梁的刚度是指梁抵抗变形的能力。
刚度越大，梁在相同载荷作用下产生的挠度就越小。
刚度与梁的材料特性（如弹性模量）、截面形状和尺寸以及梁的支撑方式等因素有关。
在计算梁的挠度时，通常需要运用一些基本的力学原理和公式。
比如，对于简单的静定梁，可以使用积分法或叠加法来求解挠度和转角方程。
积分法的基本思路是根据梁的弯曲微分方程，通过两次积分得到挠度和转角的表达式。
这个过程需要对梁的受力情况进行详细的分析，确定弯矩方程，然后进行积分运算。
叠加法则是基于线性叠加原理。
如果梁同时受到多个载荷的作用，可以先分别计算每个载荷单独作用时梁的挠度和转角，然后将这些结果进行叠加，得到最终的挠度和转角。
然而，实际工程中的梁往往比较复杂，可能是超静定梁，或者具有变截面、非均布载荷等情况。
对于这些复杂的梁，我们可能需要借助更高级的力学方法，如力法、位移法或者有限元法来进行分析。
在进行梁的挠度和刚度计算时，还需要考虑一些实际因素。
例如，材料的非线性特性在某些情况下不能忽略。
当梁所承受的载荷较大时，材料可能会进入塑性阶段，此时弹性模量不再是一个常数，需要采用相应的塑性力学理论进行分析。
另外，温度变化也可能会对梁的挠度产生影响。
材料力学挠度计算公式
材料力学挠度计算公式材料力学是研究物体在外力作用下的变形和破坏规律的学科。
在工程实践中，我们经常需要计算材料的挠度，以便设计和分析结构的性能。
挠度是描述材料在外力作用下产生的弯曲变形程度的物理量，对于工程结构的稳定性和安全性具有重要意义。
在本文中，我们将介绍材料力学中常用的挠度计算公式，帮助读者更好地理解和应用这一知识。
在材料力学中，挠度的计算通常涉及到梁的弯曲理论。
对于简支梁和悬臂梁，其挠度计算公式可以分别表示为：简支梁的挠度计算公式为：\[ \delta = \frac{5qL^4}{384EI} \]其中，δ为梁的挠度，q为单位长度上的集中力或均布载荷，L为梁的长度，E 为弹性模量，I为截面惯性矩。
悬臂梁的挠度计算公式为：\[ \delta = \frac{FL^3}{3EI} \]其中，δ为梁的挠度，F为悬臂端点的集中力，L为梁的长度，E为弹性模量，I为截面惯性矩。
除了简支梁和悬臂梁外，我们还需要了解其他类型梁的挠度计算公式。
例如，对于悬臂梁上的集中力作用点处的挠度计算公式为：\[ \delta = \frac{FL^2}{6EI} \]对于两端固支梁的挠度计算公式为：\[ \delta = \frac{FL^3}{48EI} \]这些挠度计算公式在工程实践中具有广泛的应用，能够帮助工程师和设计师准确地预测和分析结构的变形情况，从而指导工程设计和施工。
在实际工程中，我们还需要考虑材料的非线性和几何非线性对挠度的影响。
对于这种情况，我们需要采用有限元分析等更为复杂的方法来进行挠度的计算。
在这里，我们不再详细介绍这些方法，但需要强调的是，在实际工程中，我们需要根据具体情况选择合适的挠度计算方法，以确保计算结果的准确性和可靠性。
总之，材料力学中的挠度计算是工程实践中的重要内容，它直接关系到结构的稳定性和安全性。
通过了解和掌握挠度计算公式，我们能够更好地理解结构的变形规律，为工程设计和分析提供有力的支持。
第九章 梁的弯曲刚度
(4 x
2 2
− l 2 )−
(2 x2 − l ) 2 F
CB段
Fx2 ( 2 2 = y2 x2 − 3l 4 48EI
)
8 EI l 3 l F x2 − ÷ 2 2 6 EI
≤ x2 ≤ l
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第四节 用叠加法求梁的位移 ①叠加法：将梁上所加的复杂载荷分解为几种简单载荷， 然后利用位移表中的结果，分别求出各简单载荷单独作 用下梁上同一位置处的挠度和转角，再将它们的代数值 分别相加，最后得出复杂载荷作用下梁的挠度和转角。 ②适用条件：力和位移的线性关系只有在小变形和弹性范 围内加载这两个前提下才成立，即为叠加法的适用条件。
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②几何方程——变形协调方程
yB = yBq + yBRB = 0
③物理方程——变形与力的关系
B 8 EI 3 EI ④补充方程 4 3 ql RB l 3 ql − = 0∴ R = B 8 EI 3 EI 8 ⑤求解其它问题（反力、应 力、变形等）
y Bq =
ql 4
; y BR =
代入相应方程得 D1 = D2 = 0, C1 = C2 = − Fl
2
16 EI
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④确定挠曲线和转角方程
θ1 =
y1 = F 16 EI Fx 1 48 EI
AC段
(4 x
2 1
0 ≤ x1 ≤ 2 2 2 ) (4 x − 3 l
1
− l2
)
l
θ2 =
F 16 EI
1 1
EI θ EIy
1
= EIy = Fx 12
' 1 3 1
结构位移和刚度—梁的变形和刚度计算(建筑力学)
1.挠曲线近似微分方程 2.用积分法求变形
y(x)
M (x) EI
EI (x) M (x)dx C1
三、用叠加法求梁的变形
EIy(x) [ M (x)dx C1]dx C2
叠加法 — 梁截面的总变形，就等于各个荷载单独作用时产生变形的代数和。
课后作业：《建筑力学》 教材课后练习题
梁的变形计算
例-2 图示简支梁AB，试用叠加法求跨长中点的变形线位移yC和角位移A、B。
M0
q
A
C
B
解 ：梁上作用荷载可以分为两个简
l
单荷载单独作用。
q
A
B
ycq l C B1
M0
ycq
A
B
l C B2
查书中变形附录表，采用叠加法
求代数和得
yC
yCq
yCM 0
5ql 4 384EI
M 16
l2
0
EI
1
y
(1
y2
)
3 2
从而得出挠曲线近似微分方程为 y(x) M (x)
EI
2.用积分法求变形
对于等截面直梁有EIy(x) =Ｍ(x) ,分离变量进行积分，即得转角
方程 EI (x) M (x)dx C1 ，挠曲线方程 EIy(x) [ M (x)dx C1]dx C2
梁的变形计算
例1 图示悬臂梁AB，自由端作用集中力偶M0 ，EIz为常量，试用积分法求
梁的转角方程和挠曲线方程。
M0 解：1.建立坐标确定弯矩方程
A
B
x l
M (x) M0
2.列挠曲线近似微分方程并积分，得
EI (x) M 0 x c1
EIy(x)
第9章梁的弯曲变形与刚度计算
称为近似的原因: (1) 略去了剪力的影响; (2)略 去了w'2项。
9.3 积分法求弯曲变形
若为等截面直梁, 其抗弯刚度EI为一常量, 上式可改写成
EIw M ( x)
上式积分一次得转角方程
EIw M ( x)dx C1
再积分一次, 得挠度方程
EIw M ( x)dx dx C1 x C2
(d)
y
简支梁的边界条件是
在x＝0处, w＝0 在x＝l处, w＝0
FA A x
q
FB B
x
l
代入(c)、(d)式确定出 积分常数
ql 3 C1 24
C2 0
q w (l 3 6lx 2 4 x3 ) 24 EI
q lx 2 x3 EIw ( ) C1 2 2 3 q lx3 x 4 EIw ( ) C1 x C2 2 6 12
梁的挠曲线近似微分方程93积分法计算梁的变形95梁的刚度计算及提高梁刚度的措施梁的弯曲变形与刚度计算91工程中的弯曲变形问题96简单超静定梁97梁的弯曲应变能94叠加法计算梁的变形弯曲构件除了要满足强度条件外还需满足刚度条件
第9章 梁的弯曲变形与刚度计算 §9-1 § 9 –2 §9-3 §9-4 §9-5 §9-6 §9-7 工程中的弯曲变形问题 梁的挠曲线近似微分方程 积分法计算梁的变形 叠加法计算梁的变形 梁的刚度计算及提高梁刚度的措施 简单超静定梁 梁的弯曲应变能
A
I x D l II
B
Fb FA l
Fa FB l
将梁分为I和II两段, 其弯矩方程分别为
b M 1 FA x F x l b M 2 F x F ( x a) l (0 x a)
梁的强度和刚度计算
梁的强度和刚度计算1．梁的强度计算梁的强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力，设计时要求在荷载设计值作用下，均不超过《规范》规定的相应的强度设计值。
（1）梁的抗弯强度作用在梁上的荷载不断增加时正应力的发展过程可分为三个阶段，以双轴对称工字形截面为例说明如下：梁的抗弯强度按下列公式计算：单向弯曲时f W M nx x x ≤=γσ （5-3）双向弯曲时f W M W M ny y y nx x x ≤+=γγσ （5-4）式中：M x 、M y ——绕x 轴和y 轴的弯矩（对工字形和H 形截面，x 轴为强轴，y 轴为弱轴）；W nx 、W ny ——梁对x 轴和y 轴的净截面模量；y x γγ,——截面塑性发展系数，对工字形截面，20.1,05.1==y x γγ；对箱形截面，05.1==y x γγ；对其他截面，可查表得到；f ——钢材的抗弯强度设计值。
为避免梁失去强度之前受压翼缘局部失稳，当梁受压翼缘的外伸宽度b 与其厚度t 之比大于y f /23513 ，但不超过y f /23515时，应取0.1=x γ。
需要计算疲劳的梁，按弹性工作阶段进行计算，宜取0.1==y x γγ。
（2）梁的抗剪强度一般情况下，梁同时承受弯矩和剪力的共同作用。
工字形和槽形截面梁腹板上的剪应力分布如图5-3所示。
截面上的最大剪应力发生在腹板中和轴处。
在主平面受弯的实腹式梁，以截面上的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点为承载力极限状态。
因此，设计的抗剪强度应按下式计算v w f It ≤=τ （5-5）式中：V ——计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值；S ——中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；I ——毛截面惯性矩；t w ——腹板厚度；f v ——钢材的抗剪强度设计值。
图5-3 腹板剪应力当梁的抗剪强度不满足设计要求时，最常采用加大腹板厚度的办法来增大梁的抗剪强度。
型钢由于腹板较厚，一般均能满足上式要求，因此只在剪力最大截面处有较大削弱时，才需进行剪应力的计算。
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9.3 积分法求梁的变形
1、挠曲线方程（弹性曲线）
EIw(x) M (x)
EIw(x) M (x)dx C1
EIw(x) ( M (x)dx)dx C1x C2
2、边界条件、连续条件
A
a
P
C
B
L
x
w
P
D
L
x
w
x 0,w 0
x L,w 0
x a , w1 w2 w1 w2
[f] L ~ L 500 600
普通机车主轴
[q ] 0.30
3，影响变形的因素
L 10时, Q的影响只有M的3% h
由小变形条件， x不计
4，计算变形的方法
积分法、 叠加法、 能量法、
………
9.2 挠曲线近似微分方程
1、挠曲线近似微分方程
1 M z (x)
EI z
M>0
d
2 w( x) dx2
x 0,w 0
x 0, w q 0
EIw(x) M (x)
* 注意问题
什么时候需要分段积分？
如何确定极值？
L1
A
C
L2
P
B
例9.1 求等截面直梁的弹性曲线、最大挠度及最大转
角。 弯矩方程
L
P
M (x) P(L x)
x
微分方程的积分
w
EIw(x) M (x) P(L x)
截面的转角和 C 截面的挠度。设 EI 常量。
解：1 确定反力
2 求出弯矩方程
M1
x
1 2
qx2
x
0,
l 2
M2
x
1 8
ql
3l 2
x
x
l 2
,
3l 2
A
BC
Dx
l/2
w
l/2 l/2
FB
ql 8
3 微分方程的积分
EIw1(
x
)
M1
x
1 2
qx 2
EIw2(
x)
M2
x
1 8
ql
3l 2
x3
Fb 6l
l2 b2
x
EIw2
Fb 6l
x3
1 6
F
x
a3
Fb l2 b2 x 6l
6 最大转角
EIq A
EIq
|x0
Fab 6l
l
b
EIqB
EIq
|xl
Fab 6l
l
a
if a b then
qmax
qB
Fab 6lEI
l
a
if a b then
qmax
Fl 2 16EI
6 最大挠度
0
小变形
3 2
w(x)
w2 1 w(x) M z (x)
o
EI z
M<0
d
2 w( x) dx2
x
0
w(x) M z (x) EI z
w( x)
挠曲线近似微分方程
EIw(x) M (x)
1 M z (x)
EIz
* 思考： 1、若M 常量
2、若M M（x）
w(x)
w(x)
C1
挠曲线：梁弯曲后，梁轴线所成的曲线
挠曲线方程
w w( x) 挠度：梁截面形心在垂直于梁的初始轴线方向的位移
转角：梁截面相对于变形前的位置转过的角度 q tanq dw x
dx
符号给定： 正值的挠度向下，负值的向上；正值的 转角为顺时针转相，负值的位逆时针转向
2，意义
工业厂房钢筋混凝土吊梁
和转角方程，最大挠度及最大转角。
a
解：1 确定反力
2 求出弯矩方程
A
M1 x
FAy x
Fb l
x
x 0,a
M2
x
Fb l
x
F
x
a
x a,l
3 微分方程的积分
l
FA
Fb l
EIw1(
x)
M1
x
Fb l
x
F D
B
FB
Fa l
EIw2(
x)
M
2
x
Fb l
x
F
x
a
积分一次：
4 边界条件、连续条件
EIw1
Fb 2l
F
x
a 3
EIw1(a) EIw2(a) 积分成数为 D1 D2 0
D1 D2
C2 x D2
C1
C2
Fb 6l
l2 b2
5 梁的转角方程和挠曲线方程
EIw1
Fb 2l
x2
Fb 6l
l2 b2
EIw2
Fb 2l
x2
1 2
F
x
a2
Fb l2 b2 6l
EIw1
Fb 6l
x
2
C1
EIw2
Fb 2l
x2
1 2
F
x
a2
边界条件 EIw1(0) 0
C2EIw2(l) 0
连续条件
D1 0
Fb l3 1 F l a3
6l 6 C2l D2 0
再积分一次：
EIw1(a) EIw2 (a) C1 C2
EIw1
Fb 6l
x3
C1x
D1
EIw2
Fb 6l
x3
1 6
when w1 0
Fb x2 Fb l2 b2 0 2l 6l
x
l2 b2
al b
a a 2b
3
3
3
if a b then x a
Fb
wmax w1( x ) 9 3EIl
l2 b2 2
if a b then x a
wmax
Fl 3 48EI
例、试用积分法求图示梁的转角方程和挠曲线方程，并求 A
EIw
1 2
P(L
x)2
C1
EIw
1 6
P(L
x)3
C1x
C2
边界条件、连续条件
EIw(0)
1 6
PL3
C2
0
EIw(0)
1 2
PL2
C1
0
C1
1 2
PL2
C2
1 6
PL3
弹性曲线方程
Px2 w(x) (3L x)
6EI
P L
x
最大挠度及最大转角
w
qmax
q (L)
PL2 2EI
wmax
w(L)
2
2 EIw(l) 0
EIw
1 6
qx3
ql 4
x2
C1
1 24
ql 4
ql 12
l3
C1l
D1
0
EIw
1 24
qx 4
ql 12
x3
C1x
D1
C1
ql 2 24
5 梁的转角方程和挠曲线方程
EIq 1 qx3 ql x2 ql3
6
4 24
EIw 1 qx4 ql x3 ql3 x 24 12 24
PL3 3EI
例9.2 均布荷载下的简支梁，EI已知，求挠度及两端
截面的转角。
q0
解：1 确定反力
A
B
2 求出弯矩方程
wmax
x
M x ql x 1 qx2
22
3 微分方程的积分
w
FA
ql 2
L
FB
ql 2
4 边界条件、连续条件
EIw(x) M x 1 qx2 ql x EIw(0) 0 D1 0
6 梁的最大挠度：根据对称性
EIwmax
EIw
|l
2
1 24
q
l
4
2
ql 12
l
3
2
ql 3 24
l 2
5ql 2 384EI
7 梁两端的转角
EIq A
EIq
|x0
ql 3 24
EIqB
EIq
|xl
1 6
ql 3
ql 4
l2
ql 3 24
ql 3 24
例9.3 集中力下的简支梁，EI已知，求挠曲线方程
第9章 平面弯杆弯 曲 变 形与刚度计算 9.1 挠曲线 挠度和转角 9.2 挠曲线近似微分方程 9.3 积分法求梁的变形 9.4 叠加法求梁的变形 9.5 梁的刚度条件与合理刚度设计
9.6 用变形比较法解简单超静定梁
9.1 挠曲线 挠度和转角
1、梁的变形特点
平面假设
q
小变形（小挠度）
C
挠曲线
P x
x
x
0,
l 2
x
l 2
,