材料力学弯曲变形
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第六章弯曲变形知识要点1、弯曲变形的概念1)、挠曲线弯曲变形后梁的轴线变为挠曲线。
平面弯曲时,挠曲线为外力作用平面内的平面曲线。
2)、平面弯曲时的变形在小变形情况下,梁的任意二横截面绕各自的中性轴作相对转动,杆件的轴线变为平面曲线,其变形程度以挠曲线的曲率来度量。
1》纯弯曲时,弯矩—曲率的关系(由上式看出,若弯曲刚度EI为常数则曲率为常数,即挠曲线为圆弧线)2》横力弯曲时,弯矩—曲率的关系3)、平面弯曲时的位移1》挠度——横截面形心在垂直于梁轴线方向上的线位移,以表示。
2》转角——横截面绕其中性轴旋转的角位移,以表示。
挠度和转角的正负号由所选坐标系的正方向来确定。
沿y轴正方向的挠度为正。
转角的正负号判定规则为,将x轴绕原点旋转90°而与y轴重合,若转角与它的转向相同,则为正,反之为负。
4)、挠曲线近似微分方程5)、受弯曲构件的刚度条件,2、积分法求梁的挠度和转角由积分常数C、D由边界条件和连续性条件确定。
对于梁上有突变载荷(集中力、集中力偶、间断性分布力)的情况,梁的弯矩M(x)不是光滑连续函数,应用上式时,应分段积分,每分一段就多出现两个积分常数。
因此除了用边界条件外,还要用连续性条件确定所有的积分常数。
边界条件:支座对梁的位移(挠度和转角)的约束条件。
连续条件:挠曲线的光滑连续条件。
悬臂梁边界条件:固定端挠度为0,转角为0连续条件:在载荷分界处(控制截面处)左右两边挠度相等,转角相等简支梁边界条件:固定绞支座或滑动绞支座处挠度为0连续条件:在载荷分界处(控制截面处)左右两边挠度相等,转角相等连接铰链处,左右两端挠度相等,转角不等3、叠加原理求梁的挠度和转角1)、叠加原理各载荷同时作用下梁任一截面的挠度和转角等于各个载荷单独作用时同一截面挠度和转角的代数和。
2)、叠加原理的限制叠加原理要求梁某个截面的挠度和转角与该截面的弯矩成线性关系,因此要求:1》弯矩M和曲率成线性关系,这就要求材料是线弹性材料2》曲率与挠度成线性关系,这就要求梁变形为小变形4、弯曲时的超静定问题——超静定梁1)、超静定梁约束反力数目多于可应用的独立的静力平衡方程数的梁称为超静定梁,它的未知力不能用静力平衡方程完全确定,必须由变形相容条件和力与变形间的物理关系建立补充方程,然后联立静力平衡方程与补充方程,求解所有的未知数。
材料力学弯曲变形
材料力学中的弯曲变形是指物体在受到外力作用下发生的一种变形形式。
当材料受到垂直于其长度方向的外力时,会产生弯矩,使得物体产生弯曲变形。
弯曲变形的原理可以通过材料力学中的悬臂梁模型进行解释。
在悬臂梁中,一个固定的端点支撑着一根梁,梁的另一端受到外力作用,使得梁产生弯曲。
在悬臂梁的弯曲变形中,梁上部的纤维受到拉力,而下部的纤维受到压力。
由于力的作用,纤维之间会相互滑动,从而产生弯曲变形。
弯曲变形可以通过材料的弹性性质进行描述。
弯曲变形的程度取决于材料的弯曲刚度,即弹性模量,以及外力的大小和作用点的位置。
与拉伸变形不同,弯曲变形的应变分布不是均匀的,而是随着离中轴线的距离而变化。
中轴线上的纤维经历的应变为零,而离中轴线较远的纤维经历的应变较大。
弯曲变形是材料工程中常见的一种变形形式,它在很多结构中都会发挥作用。
例如,在桥梁和楼板等结构中,弯曲变形可以帮助承受外部荷载并保持结构的稳定性。
在材料设计和工程应用中,科学家和工程师常常要考虑材料的弯曲性能,以确保结构的强度和稳定性。
第六章 弯曲变形§6—1 概述一、挠曲线:梁变形后的轴线。
性质:连续、光滑、弹性、极其平坦的平面曲线。
二、挠度:横截面形心沿垂直于轴线方向的位移。
用 “w ” 表示。
w =w (x ) ……挠曲线方程。
挠度向上为正;向下为负。
三、转角:横截面绕中性轴转过的角度。
用“θ” 表示。
θ=θ(x)……转角方程。
由变形前的横截面转到变形后,逆时针为正;顺时针为负。
四、挠度和转角的关系w =w (x )上任一点处——w x w dxdw tg '='==)(θ w tg '=⇒≈θθθ §6—2 梁的挠曲线近似微分方程 一、曲率与弯矩的关系:EIx M x EI M x )()(1)(1=→=ρρ (1) 二、曲率与挠曲线的关系:[]232)(1)(1w w x '+''±=ρ→w x ''±=)(1ρ (2) 三、挠曲线与弯矩的关系: 联立(1)、(2)两式得 →w x ''±=EI M )( → )(x w M ±=''EI结论:挠曲线近似微分方程——)(x w M =''EI挠曲线近似微分方程的近似性——忽略了“Fs ”、 2)(w '对变形的影响。
使用条件:弹性范围内工作的细长梁。
§6—3 积分法计算梁的变形步骤:(EI 为常量)1、根据荷载分段列出弯矩方程 M (x )。
2、根据弯矩方程列出挠曲线的近似微分方程并进行积分)()(x M x w EI =''1)()(C dx x M x w EI +='⎰21))(()(C x C dx dx x M x EIw ++=⎰⎰3、根据弯曲梁变形的边界条件和连续条件确定积分常数。
(1)、固定支座处:挠度等于零、转角等于零。
(2)、固定铰支座处;可动铰支座处:挠度等于零。