第五章 弯曲内力(张新占主编 材料力学)
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材料力学部分本部分主要内容:一材料力学绪论二轴向拉伸、压缩与剪切三扭转四平面图形的几何性质五弯曲六应力状态与强度理论七组合变形八压杆稳定本部分主要内容:(一)弯曲内力(二)弯曲应力(三)弯曲变形主要内容:一平面弯曲的概念和实例二受弯杆件的简化三剪力和弯矩四剪力方程和弯矩方程·剪力图和弯矩图五剪力、弯矩与分布荷载集度间的关系六弯曲内力部分习题及解答(一)弯曲内力一平面弯曲的概念及实例1. 弯曲: 杆受垂直于轴线的外力或外力偶矩矢的作用时,轴线变成了曲线,这种变形称为弯曲。
2. 梁:以弯曲变形为主的构件通常称为梁。
3.工程实例一平面弯曲的概念及实例4. 平面弯曲:杆发生弯曲变形后,轴线仍然和外力在同一平面内。
对称弯曲(如下图)——平面弯曲的特例。
非对称弯曲——若梁不具有纵对称面,或者,梁虽具有纵对称面但外力并不作用在对称面内,这种弯曲则统称为非对称弯曲。
本部分内容以对称弯曲为主,讨论梁的应力和变形计算。
一平面弯曲的概念及实例梁的支承条件与载荷情况一般都比较复杂,为了便于分析计算,应进行必要的简化,抽象出计算简图。
1. 构件本身的简化通常取梁的轴线来代替梁。
2. 载荷简化作用于梁上的载荷(包括支座反力)可简化为三种类型:集中力、集中力偶和分布载荷。
3. 支座简化二受弯杆件的简化①固定铰支座2个约束,1个自由度。
如:桥梁下的固定支座,止推滚珠轴承等。
②辊轴支座1个约束,2个自由度。
如:桥梁下的辊轴支座,滚珠轴承等。
二受弯杆件的简化③固定端3个约束,0个自由度。
如:游泳池的跳水板支座,木桩下端的支座等。
q (x )—分布力②悬臂梁二受弯杆件的简化③外伸梁[例] 求下列各图示梁的内力方程并画出内力图。
P Y )x (Q O ==解:①求支反力)L x (P M x Y )x (M O O -=-= ②写出内力方程PLM P Y O O == ;[例]:求图示梁内力图。
xy解:截面法求内力。
11110)(qax M M qax F mi A-=\=+=åxQqa Mqa 2x3qa2/2xqqaa a1122M AY A=S Y 0=S A M 0qa 21M 2qa 2A 2=-+2A qa 21M -=0=-+-A Y qa qa 0=A Y 四剪力方程和弯矩方程·剪力图和弯矩图一、剪力、弯矩与分布荷载间的微分关系对d x 段进行平衡分析,有:[]0d d 0=+-+=å)x (Q )x (Q x )x (q )x (Q Y )x (Q x )x (q d d =五剪力、弯矩与分布荷载集度间的关系及应用()()c x q dxx dQ ==讨论:特别地,当q=c :1、q=c>0 : 均布载荷向上,则Q 向右上方倾斜的直线2、q=c=0 : 没有均载荷,则Q 为水平直线3、q=c<0: 均布载荷向下,则Q 向右下方倾斜的直线五剪力、弯矩与分布荷载集度间的关系及应用q (x )M (x )+d M (x )Q (x )+d Q (x )Q (x )M (x )d x A0dM(x)][M(x)M(x)q(x)(dx)21Q(x)dx ,0)F (m2i A=+-++=å)Q(x dxdM(x)=弯矩图上某点处的切线斜率等于该点处剪力的大小。