工程力学第八章:弯曲

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第八章 弯曲 §8-1 平面弯曲的概念

一、弯曲变形与平面弯曲 见P 1158-1,8-2,8-3,8-4

弯曲变形的受力特点:在力偶或垂直于轴线的横向力作用下。 弯曲变形的变形特点:轴线由直线变成了曲线。

平面变曲:弯曲平面与外力平面重合(最基本的弯曲,常见) 二、计算简图与梁的种类

1.载荷的简化:集中力P (KN );集中力偶m (N.m );分布载荷q (N/cm )

2.约束的基本形式:

(1)固定端,不能移动和转动。 (2)固定铰支座,可以转动,但不能移动。

(3)活动铰支座,可转动,可沿平行于支座移动。

3.静定梁及其典型表式 (1)简支梁 (2)外伸梁 (3)悬臂梁

§8-2 梁的内力——剪力和弯矩

求梁的内力的基本方法——截面法

具体解题步骤:(1)设截面m-n 将梁切开,取其一段为研究对象进行受力分析 (2)截面上的剪力,其数值等于该截面 一侧所有横向外力的代数和,即:剪力∑==n

i i P Q 1

(N.kN )

(3)截面上的弯矩,其数值等于该截面 一侧所有外力对截面形心之矩的找数和,即:弯矩∑==n

i i M M 1

(N.m ,kN.m )

(4)符号规定:

剪力:左上右下,Q 为正,反之为负 弯矩:下凸为正(宽口向上为正) 解题技巧:

(1)横截面上的Q 、M 方向假定为正

(2)如有支座,先以整体为研究对象,求支座反力。 (3)截面法截开后,取外力较少的一端为研究对称。

P 117 例题

8-1

§8-3 剪力图和弯矩图

一、剪力方程和弯矩方程

1.定义——用函数的形式表示沿梁轴线各横截面上的剪力和变矩的变化规律,即:

Q=Q (x )

M=M (x )

2.作用

清楚 显示梁轴线各截面上的剪力和弯矩的大小和变化规律,弯矩和剪力最大的截面对等截面梁的强度而言,是最危险截面。

二、剪力图和弯矩图

——用横坐标,x 平行梁的轴线,表示截面的位置纵坐标按比例表示相应截面上的剪力或弯矩,通常正值在上,负值在下。

P 119 例8-2 P 120 例8-3 P 121 例8-5

三、荷载、剪力、弯矩之间的关系

Q dx dM

q dx dQ == 即:

q dx

dQ dx M d ==2

2

利用该关系可直接绘制剪力图,弯矩图 见P 123

表8-1

(理解记忆)

总结:(1)写剪力方程和弯矩方程时应分段,分段的原则是:在同一段内,剪力和弯矩有同一函数表达式。

(2)在写剪力和弯矩方程时,坐标轴力原点和指向可任意选取。

(3)在剪力图和弯矩图中一般不画坐标轴,因此,外荷载作用图,剪力图和弯矩图应上下对齐。

补充例题1

写出在图剪力,弯矩方程,并绘出剪力图和变矩图 解:AC 段 Q (x )=-qa-qx 1

(0

112

1qx qax x M --=

(0

BC 段

()qa qa qa x Q 2-=--=

()()⎪⎭

⎝⎛----=22232x a qa x q qa x M

22

22

7q a x qa +-=

补充例题2

写出剪力和弯矩方程,并绘出剪力图和弯矩图

解:由平衡条件:qa y qa y M M B A A B 4

34700==

=∑=∑ AC 段 Q(x 1)=-qx 1

(0

1qx 2

(0

AD 段 Q (x 2)=-qa+

47qa=43

qa (0

3

qax 2

(0≤x 2

习题课 P 150作业8-2 (a )Q=-P

M=-Px

(0

Q=-P

M=-P (a+x )+Pa=-px

(0

(b )求支坐反力

kN y F q y y A A 45010

==-⨯-=∑

m kN M y q M M A B .5.127032

1

10

-==⋅+⨯⨯-=∑

Q (x )=y A =45kN

M(x)=y A ·x+M=45x-127.5 (0

(0

M(x)=y A -q ·x ×

2

x

+y A (2+x)=37.5-7.5x 2+4.5x (0

该梁中间具有中间佼,可双C 处折开,分为两个梁来考虑,先求ABCD 点处的

支反力。

列平衡方程

235042522000=⨯⋅+⋅+⋅-=⋅⋅-⋅+⋅⋅=++⎪⎩⎪

⎨⎧=∑=∑=∑a a q a y a y a a q a y a y a

q y y y M M y B A C A D B A D

A ===⇒D

B A y y y

()()()

()()

a x a a x a a x a x q y y y y y x Q B A

B

A A 5332203<<<<<<⎪⎩⎪

⎨⎧--++=

()()

()()()()()()

a x a a x a a x a x a x q a x y x y a x y x y x y x M B A B A A 5332202

3322<<<<<<⎪⎪⎩⎪

⎪⎨⎧

-⨯---+⋅-+⋅⋅= 《材料力学题解》梁枢平,邓训,薛根生主编 P 108

1

P 109

2、3

§8-4 梁的正应力及正应力强度条件

引言,在学过剪力Q 和弯矩M 之后,必须进一步学习截面上的正应力和剪应力分布情况,才能解决梁的强度问题。

()⎪⎩

⎨⎧⎩⎨⎧又有弯矩

既有剪力横力弯曲剪力弯曲只有弯矩而剪力为零

纯弯曲弯曲的分类:

一、纯弯曲的时梁的正应力如右图 ab=cd

a ′

b ′<

c ′

d ′

中性轴——受弯杆件一侧合压,一侧受拉,中间层不变,中性层与横截面的交线称为中性轴

本节学习方法:由实验观察入手,然后综合考虑几何,物理、静力学三方面,推导出正应力计算公式。

(一)几何方面

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