第21讲 弯曲应力习题课概要
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弯曲应力习题答案在材料力学中,弯曲应力是结构分析中的一个重要概念,它涉及到梁或板在受到弯曲作用时内部产生的应力。
以下是一些弯曲应力习题的答案示例:习题一:简单梁的弯曲应力计算问题描述:一根长为 \( L \) 米,截面为矩形的梁,宽 \( b \) 米,高 \( h \) 米,材质为钢,弹性模量 \( E \) 为 \( 200 \) GPa。
梁的一端固定,另一端自由,中间受到一个集中力 \( P \) 的作用。
解答:1. 首先,确定梁的截面惯性矩 \( I \):\[ I = \frac{b \cdot h^3}{12} \]2. 根据梁的受力情况,计算梁的弯曲应力 \( \sigma \):\[ \sigma = \frac{M \cdot c}{I} \]其中 \( M \) 是弯矩,对于集中力 \( P \) 作用在梁的中点,弯矩 \( M \) 为 \( \frac{PL}{4} \)。
3. 将弯矩代入弯曲应力公式中:\[ \sigma = \frac{P \cdot L \cdot c}{4 \cdot I} \] 其中 \( c \) 是梁截面上距离中性轴的距离,对于矩形截面,\( c = \frac{h}{2} \)。
4. 将已知数值代入公式,计算出弯曲应力。
习题二:悬臂梁的弯曲应力分析问题描述:一根悬臂梁,长度 \( L \) 米,材料的弹性模量 \( E \) 为 \( 200 \) GPa,梁的一端固定,另一端受到一个向下的集中力 \( P \)。
解答:1. 悬臂梁在末端受到集中力作用时,最大弯矩 \( M \) 出现在梁的末端,其值为 \( P \cdot L \)。
2. 假设梁的截面为圆形,半径 \( r \),则截面惯性矩 \( I \) 为: \[ I = \frac{\pi r^4}{4} \]3. 计算弯曲应力 \( \sigma \):\[ \sigma = \frac{M}{I} = \frac{P \cdot L}{\frac{\pir^4}{4}} \]4. 将已知数值代入公式,计算出弯曲应力。