工程力学第8章 梁的弯曲应力与强度计算
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梁的弯曲计算剪力计算公式在工程力学中,梁是一种常见的结构元素,用于支撑和承载荷载。
在设计和分析梁的时候,我们需要考虑到梁的弯曲和剪切力。
本文将重点讨论梁的弯曲计算和剪力计算公式,帮助读者更好地理解和应用这些公式。
梁的弯曲计算公式。
在梁的弯曲计算中,我们需要考虑梁的受力情况以及梁的几何形状。
弯曲时梁的受力情况可以用弯矩来描述,弯矩的大小和位置取决于梁的荷载和支撑条件。
在弯曲计算中,我们通常使用以下公式来计算梁的弯矩:M = -EI(d^2y/dx^2)。
其中,M表示弯矩,E表示梁的弹性模量,I表示梁的惯性矩,y表示梁的挠度,x表示梁的位置。
这个公式描述了梁在弯曲时的受力情况,可以帮助我们计算梁的弯曲应力和挠度。
梁的剪力计算公式。
除了弯曲力之外,梁在受荷载时还会产生剪切力。
剪切力是梁上各点间的内力,它的大小和位置取决于梁的荷载和支撑条件。
在剪力计算中,我们通常使用以下公式来计算梁上各点的剪切力:V = dM/dx。
其中,V表示剪切力,M表示弯矩,x表示梁的位置。
这个公式描述了梁上各点的剪切力分布情况,可以帮助我们计算梁的剪切应力和剪切变形。
梁的弯曲和剪力计算实例。
为了更好地理解梁的弯曲和剪力计算,我们可以通过一个实例来说明。
假设有一根长度为L,截面为矩形的梁,受均布荷载w作用。
我们可以根据梁的受力情况和几何形状,计算出梁的弯矩和剪切力分布情况。
首先,我们可以计算出梁的弯矩分布情况。
根据梁的受力情况和几何形状,我们可以得到梁的挠度y(x)的表达式。
然后,我们可以通过弯矩公式M = -EI(d^2y/dx^2)来计算出梁上各点的弯矩分布情况。
接着,我们可以计算出梁上各点的剪切力分布情况。
根据梁的弯矩分布情况,我们可以通过剪切力公式V = dM/dx来计算出梁上各点的剪切力分布情况。
通过以上计算,我们可以得到梁在受均布荷载作用时的弯矩和剪切力分布情况。
这些计算结果可以帮助我们更好地了解梁的受力情况,指导我们设计和分析梁的结构。
梁的应力计算公式全部解释应力是材料受力时产生的内部力,它是描述材料内部抵抗外部力的能力的物理量。
在工程领域中,计算材料的应力是非常重要的,可以帮助工程师设计和选择合适的材料,以确保结构的安全性和稳定性。
梁的应力计算公式是计算梁在受力时产生的应力的公式,它可以帮助工程师了解梁在不同条件下的应力情况,从而进行合理的设计和分析。
梁的应力计算公式是由弹性力学理论推导而来的,它可以根据梁的几何形状、受力情况和材料性质来计算梁的应力。
在工程实践中,梁的应力计算公式通常包括弯曲应力、剪切应力和轴向应力三种类型的应力。
下面将分别对这三种类型的应力计算公式进行详细解释。
1. 弯曲应力计算公式。
梁在受到外部力的作用时,会产生弯曲应力。
弯曲应力是由于梁在受力时产生的弯曲变形所引起的,它可以通过以下公式进行计算:σ = M c / I。
其中,σ表示梁的弯曲应力,单位为N/m^2;M表示梁的弯矩,单位为N·m;c表示梁截面内的距离,单位为m;I表示梁的惯性矩,单位为m^4。
弯曲应力计算公式可以帮助工程师了解梁在受力时产生的弯曲应力大小,从而进行合理的设计和分析。
在工程实践中,通常会根据梁的几何形状和受力情况选择合适的弯曲应力计算公式进行计算。
2. 剪切应力计算公式。
梁在受到外部力的作用时,会产生剪切应力。
剪切应力是由于梁在受力时产生的剪切变形所引起的,它可以通过以下公式进行计算:τ = V Q / (I b)。
其中,τ表示梁的剪切应力,单位为N/m^2;V表示梁的剪力,单位为N;Q 表示梁的截面偏心距,单位为m;I表示梁的惯性矩,单位为m^4;b表示梁的截面宽度,单位为m。
剪切应力计算公式可以帮助工程师了解梁在受力时产生的剪切应力大小,从而进行合理的设计和分析。
在工程实践中,通常会根据梁的几何形状和受力情况选择合适的剪切应力计算公式进行计算。
3. 轴向应力计算公式。
梁在受到外部力的作用时,会产生轴向应力。
轴向应力是由于梁在受力时产生的轴向变形所引起的,它可以通过以下公式进行计算:σ = N / A。
eBook工程力学习题详细解答教师用书(第8章)2011-10-1范 钦 珊 教 育 教 学 工 作 室FAN Qin-Shan ,s Education & Teaching Studio习题8-1 习题8-2 习题8-3 习题8-4 习题8-5 习题8-6 习题8-7 习题8-8 习题8-9 习题8-10 习题8-9 习题8-10习题8-11 习题8-12 习题8-13 习题8-14 习题8-15 习题8-16 习题8-17 习题8-18 习题8-19 习题8-20习题8-21工程力学习题详细解答之八第8章 弯曲强度问题8-1 直径为d 的圆截面梁,两端在对称面内承受力偶矩为M 的力偶作用,如图所示。
若已知变形后中性层的曲率半径为ρ;材料的弹性模量为E 。
根据d 、ρ、E 可以求得梁所承受的力偶矩M 。
现在有4种答案,请判断哪一种是正确的。
(A) ρ64π4d E M =(B) 4π64d E M ρ=(C) ρ32π3d E M =(D) 3π32dE M ρ=正确答案是 A 。
8-2 矩形截面梁在截面B 处铅垂对称轴和水平对称轴方向上分别作用有F P1和F P2,且F P1=F P2,如图所示。
关于最大拉应力和最大压应力发生在危险截面A 的哪些点上,有4种答案,请判断哪一种是正确的。
(A) +max σ发生在a 点,−max σ发生在b 点M习题8-1图A Ba b cd P2z固定端习题8-2图(B) +max σ发生在c 点,−max σ发生在d 点 (C) +max σ发生在b 点,−max σ发生在a 点 (D) +max σ发生在d 点,−max σ发生在b 点正确答案是 D 。
8-3 关于平面弯曲正应力公式的应用条件,有以下4种答案,请判断哪一种是正确的。
(A) 细长梁、弹性范围内加载;(B) 弹性范围内加载、载荷加在对称面或主轴平面内;(C) 细长梁、弹性范围内加载、载荷加在对称面或主轴平面内;(D) 细长梁、载荷加在对称面或主轴平面内。
梁的强度计算是梁设计中的重要环节,主要包括以下几个方面:
抗弯强度计算:梁在弯曲载荷作用下,会产生弯曲变形。
为了确保梁的安全使用,需要计算其抗弯强度。
抗弯强度通常通过材料力学中的弯曲应力公式进行计算,公式中考虑了载荷大小、梁的截面尺寸和材料属性等因素。
剪切强度计算:梁在剪切载荷作用下,会产生剪切变形。
剪切强度同样需要考虑载荷大小、梁的截面尺寸和材料属性等因素。
在某些情况下,剪切强度可能成为梁设计的关键因素,因此需要进行精确计算。
局部强度计算:在梁的某些部位,如支座、集中载荷作用点等,可能存在应力集中的现象。
这些部位的局部强度需要单独进行计算,以确保梁在这些部位不会发生破坏。
稳定性计算:在某些情况下,梁可能会受到稳定性问题的影响。
例如,当梁的长度过长或者截面尺寸过小,或者受到侧向载荷的作用时,都可能导致梁的失稳。
因此,在梁的设计过程中,需要进行稳定性计算,以确保梁在使用过程中保持稳定。
疲劳强度计算:对于承受循环载荷的梁,如车辆、飞机等结构中的梁,需要考虑疲劳强度。
疲劳强度与材料的疲劳性能、载荷的大小和循环次数等因素有关。
在疲劳强度计算中,通常采用疲劳极限公式或者疲劳曲线进行计算。
综上所述,梁的强度计算涉及多个方面,包括抗弯强度、剪切强度、局部强度、稳定性和疲劳强度等。
在进行梁的设计时,需要根据具体情况选择合适的计算方法和控制标准,以确保梁的安全使用。