工程力学(梁的平面弯曲)
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第五章梁的变形测试练习1.判断改错题5-1-1梁上弯矩最大的截面,挠度也最大,弯矩为零的截面,转角亦为零.()5-1-2两根几何尺寸、支承条件完全相同的静定梁,只要所受荷栽相同,则两梁所对应的截面的挠度及转角相同,而与梁的材料是否相同无关。
()5-1-3悬臂梁受力如图所示,若A点上作用的集中力P在A B段上作等效平移,则A截面的转角及挠度都不变。
()5-1-4图示均质等直杆(总重量为W),放置在水平刚性平面上,若A端有一集中力P作用,使A C部分被提起,C B部分仍与刚性平面贴和弯矩均为零。
()5-1-5挠曲线近似微分方程不能用于求截面直梁的位移。
()5-1-6等截面直梁在弯曲变形时,挠度曲线的曲率最大值发生在转角等于零的截面处。
()5-1-7两简支梁的抗刚度E I及跨长2a均相同,受力如图所示,则两梁跨中截面的挠度不等而转角是相等的。
()5-1-8简支梁在图示任意荷载作用下,截面C产生挠度和转角,若在跨中截面C又加上一个集中力偶M0作用,则梁的截面C的挠度要改变,而转角不变。
()题5-1-3图B题5-1-4图C5-1-9 一铸铁简支梁,在均布载荷作用下,当其横截面相同且分别按图示两种情况放置时,梁同一截面的应力及变形均相同。
( ) 5-1-10 图示变截面梁,当用积分法求挠曲线方程时,因弯矩方程有三个,则通常有6个积分常量。
( )2.填空题5-2-1 挠曲线近似微分方程EIx M x y )()("-= 的近似性表现在 和 。
5-2-2 已知图示二梁的抗弯度E I 相同,若使二者自由端的挠度相等,则21P P 。
5-2-3 应用叠加原理求梁的变形时应满足的条件是: 。
5-2-4 在梁的变形中挠度和转角之间的关系是 。
5-2-5 用积分法求图示的外伸梁(B D 为拉杆)的挠曲线方程时,求解积分常量所用到的边界条件是 ,连续条件是 。
5-2-6 用积分法求图示外伸梁的挠曲线方程时,求解积分常量所用到边界条件是,题5-1-9图题5-1-10图题5-2-2图连续条件是 。
第8章 弯曲变形本章要点【概念】平面弯曲,剪力、弯矩符号规定,纯弯曲,中性轴,曲率,挠度,转角。
剪力、弯矩与荷载集度的关系;弯曲正应力的适用条件;提高梁的弯曲强度的措施;运用叠加法求弯曲变形的前提条件;截面上正应力分布规律、切应力分布规律。
【公式】 1. 弯曲正应力 变形几何关系:yερ=物理关系:Ey σρ=静力关系:0N AF dA σ==⎰,0y AM z dA σ==⎰,2zz AAEI EM y dA y dA σρρ===⎰⎰中性层曲率:1MEIρ=弯曲正应力应力:,My Iσ=,max max z M W σ=弯曲变形的正应力强度条件:[]maxmax zM W σσ=≤ 2. 弯曲切应力矩形截面梁弯曲切应力:bI S F y z z S ⋅⋅=*)(τ,A F bh F S S 2323max ==τ工字形梁弯曲切应力:dI S F y z z S ⋅⋅=*)(τ,A F dh F S S ==max τ圆形截面梁弯曲切应力:bI S F y z z S ⋅⋅=*)(τ,A F S 34max =τ弯曲切应力强度条件:[]ττ≤max3. 梁的弯曲变形梁的挠曲线近似微分方程:()''EIw M x =-梁的转角方程:1()dwM x dx C dx EIθ==-+⎰ 梁的挠度方程:12()Z M x w dx dx C x C EI ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭⎰⎰ 练习题一. 单选题1、 建立平面弯曲正应力公式zI My /=σ,需要考虑的关系有()。
查看答案A 、平衡关系,物理关系,变形几何关系B 、变形几何关系,物理关系,静力关系;C 、变形几何关系,平衡关系,静力关系D 、平衡关系, 物理关系,静力关系;2、 利用积分法求梁的变形,不需要用到下面那类条件()来确定积分常数。
查看答案A 、平衡条件B 、边界条件C 、连续性条件D 、光滑性条件3、 在图1悬臂梁的AC 段上,各个截面上的()。
6 弯曲应力1、平面弯曲梁横截面上的正应力计算。
正应力公式是在梁纯弯曲情况下导出的,并被 推广到横力弯曲的场合。
横截面上正应力公式为j zM y I σ=横截面上最大正应力公式为 max zM W σ=2、横力弯曲梁横截面上的切应力计算,计算公式为*2z QS I bτ= 该公式是从矩形截面梁导出的,原则上也适用于槽形、圆形、工字形、圆环形截面梁横截面切应力的计算。
3、非对称截面梁的平面弯曲问题,开口薄壁杆的弯曲中心。
4、梁的正应力强度条件和切应力强度条件为[]max σσ≤[]max ττ≤根据上述条件,可以对梁进行强度校核、截面设计和容许荷载的计算,与此相关的还要考虑梁的合理截面问题。
5、梁的极限弯矩6.1图6-6所示简支梁用其56a 号工字钢制成,试求此梁的最大切应力和同一截面腹板部分在与翼板交界处的切应力。
图 6.1[解] 作剪力图如图(c).由图可知,梁的最大剪力出现在AC 段,其值为max 7575000Q kN N ==利用型钢表查得,56a 号工字钢*247.7310z z S I m -=⨯,最大切应力在中性轴上。
由此得以下求该横截面上腹板与翼板交界处C 的切应力。
此时*z S 是翼板面积对中性轴的面积矩,由横截面尺寸可计算得*3435602116621()9395009.401022z S mm m -=⨯⨯-==⨯ 由型钢表查得465866z I cm =,腹板与翼板交界处的切应力为*max max max max23*max7500012600000126.47.731012.510z a z z z Q S Q MP I I dd S τ--=====⨯⨯⨯⨯a MP 6.12解题范例483750009.40108.6658661012.510fc a MP τ---⨯⨯==⨯⨯⨯6.2长为L 的矩形截面悬臂梁,在自由端作用一集中力F ,已知b =120mm ,h =180mm 、L =2m ,F =1.6kN ,试求B 截面上a 、b 、c 各点的正应力。
梁的弯曲正应力实验一、实验目的1.测定梁承受纯弯曲时横截面上的正应力的大小及分布规律,并与理论计算结果进行比较,以验证梁的弯曲正应力公式。
2.了解电测法,练习电阻应变仪的使用。
二、实验设备和仪器1.万能材料试验机或梁弯曲实验台2.电阻应变仪,预调平衡箱3.游标卡尺,直尺4.矩形截面钢梁(已贴好电阻应变片)三、实验原理图3--16(a)梁弯曲实验台加载及测量图3—16(b) 万能试验机加载及测量试件选用矩形截面梁,加载方法及测量点的布置如图3—16(a)、(b)所示。
图3--16(a)为弯曲实验台装置示意图。
试件选用矩形截面梁,加载方法测量点的布置如图3-16(a)、(b)所示。
图3—16(b)为将梁放在万能试验机上加载实验情况。
梁受集中载荷P作用后使梁的中段为纯弯曲区域,两端为剪切弯曲区域。
载荷作用于纵向对称平面内,而且在弹性极限内进行实验。
故为弹性范围内的平面弯曲问题。
梁纯弯曲时横截面上的正应力计算公式为上式说明在梁的横截面上的正应力是按直线规律分布的。
以此为依据,在梁的纯弯曲区段内某一横截面处按等分高度布置5~7个测点。
各测点将沿着梁的轴向贴上电阻应变片(一般事先贴好)。
当梁承受变形时,各测点将发生伸长或缩短的线应变。
通过应变仪可依次测出各测点懂得线应变值。
从而确定横截面上应变的分布规律。
由于截面上各点处于单向应力状态下,可由虎克定律求出实验应力为式中,E为梁所用材料的拉压弹性模量。
本实验采用“等间隔分级增量法”加载,每增加等量的载荷△P,测定各测点相应的应变增量一次,取各次应变增量的平均值△,求出各测点的应力增量△为把△与理论公式计算出的应力增量△=△M·y /I Z进行比较,从而验证弯曲正应力公式的正确性。
四、实验方法和步骤1.测量梁的横截面尺寸及各测点距中性轴的距离。
2.正确安装已贴好应变片的钢梁,保证平面弯曲,检查两边力到作用点到支点的距离(即图3—16中的a值)是否相等。