挠曲线方程
2.转角——梁上某一横截面在梁发生变形后,绕其中性轴转 动的角度 ,就称为该横截面的转角。
3.挠曲线方程——从图中我们可以看出:梁的轴线上每一点 的挠度y是随着点的位置x的改变而变化的,因此它是x的函数, 即:
y f x ——挠曲线方程
4.转角方程——由截面的平面假设可知:变形前垂直于轴线 的横截面,变形后仍垂直于挠曲线,故,当我们通过挠曲线上
§7-1 概述
*在上一章中,我们对各种截面梁中横截面上的应力,作 了比较详尽的介绍和分析,但是,对一根梁来说,它是不是只
要满足了应力要求,即强度条件,就能够使得整个构件正常,
安全的工作呢?为了回答这个问题,下面我们先看一看几个简 单的例子:
齿轮轴弯曲变形过大,就要影 响齿轮的正常啮合,加速齿轮 的磨损,产生较大的噪音。
任意一点C1作切线时,它与水平线的夹角 显然等于C1点所在 横截面的转角 ,于是:
挠曲线: y f x
任一点的斜率与转角之间的关系为: dy tg
dx
由于: 极其微小
tg
dy f ' x
dx
——转角方程
物理意义: 反应了挠度与转角之间的关系,即挠曲线上任意一点处切
二.讨论:
从(9-3)式可看到:在等式的右边有一个+号。到底是取 正号还是取负呢?
我们大家都知道,梁变形后的形状,不外乎<a><b>两种。 我们现在分别讨论:
<a>:在如图所示的坐标系中,显然 y'' 0 (因为 y'' 0 时,函数
出现极小值)而此时:M<0故,等式的右边应取“—”号, 即:
齿轮轴弯曲
吊车梁若变形过大,一方面会使 吊车在行驶过程中发生较大的振 动,另一方面使得吊车出现下坡 和爬坡现象。
吊车梁变形
* 从上面两个例子我们可看出:梁即使满足了强度条件,若变
形过大的话,它仍然不能够正常安全的工作。由此,我们可 以得出:要使梁正常安全的工作,一方面梁不仅要满足强度 条件,另一方面梁还必须满足一定的变形条件。只有在这两 方面同时得到满足的条件下,整个构件才能正常安全工作。
线的斜率等于该点处横截面的转角。
结论:由转角方程我们可看出:梁上某点处横截面的转角等于 f ' x 在该点处的大小。研究梁的变形的关键在于提出
挠曲线方程 y f x。
5.挠度,转角的正负号规定: 挠度:向下的挠度为正,向上的挠度为负 转角:顺时针的转向为正,逆时针的转向为负
目录
§7-2 梁的挠曲线近似微分方程用其积分
yC AC ,转角C AC应该与CB段上C点的 挠度 yC CB,
转角 C CB 相等,即:
yC AC yC CB
C AC C CB
分别或同时利用上述两种条件就可以将积分常数确定出来。
第九章的内容就告诉了我们上面所提到的梁所必须满足 的变形条件以及计算这种弯曲变形的方法,下面我们首先来 看几个基本概念:
举例:如图所示:取梁变形前的轴线为x 轴,与 x 轴垂直的 为y 轴。弯曲变形后,在 xy 平面内,AB——弧AC1B,挠曲 线——平面曲线AC1B。
F
A
By
x
C1
x
1.挠度——梁的轴线上某一个点在垂直于x轴的方向(y方向) 所发生的位移。
如果这两个常数不知道的话,我们还是无从求出 和y。
下面我们还要对C、D进行确定:
四.积分常数的确定:
一般情况下,积分常数可通过梁的支座处的变形条件(称 为边界条件或支承条件)或梁的挠曲线的变形连续性条件来确 定。 1.变形条件:所谓变形条件,一般是指梁的支承处的变形特点, 如铰支座及连杆支座处的挠度为零。固定端处的挠度为零。见 下图:
y '' M x
EI Z
y '' 0
<b>:在如图所示的坐标系中,显然,此时函数出现了极大值 而此时:M>0
故等式的右边应取“—”号,即:y M x
EI Z
综上所述,得出: y '' M x
EI Z
——挠曲线的近似微分方程
三.积分:
对等截面梁来说:I Z 常量 故(9-3)可写成:
本章要点
(1)梁绕曲线近似微分方程 (2)叠加法求梁变形 (3)简单静不定梁的求解
重要概念
挠度、转角、边界条件、连续性条件、变形比较法
目录
§7-1 概 述 §7-2 梁的挠曲线近似微分方程用其积分 §7-3 用叠加法求梁的变形 §7-4 简单静不定梁的解法 §7-5 梁的刚度校核及提高梁的刚度措施 §7-6 梁内的弯曲应变能
一.挠曲线近似微分方程(的推导)
在上一章,讨论纯弯曲变形时,得出:梁纯弯曲时轴 线的曲率为:
1 M K EI Z
(a)
在横力弯曲中,我们知道梁的横截面上的内力除弯矩外, 还有剪力,但同时我们又知道:工程上常用的梁,由 于L(跨长)远大于h(横截面高度),剪力的影响很小, 可忽略不计。故我们仍可将其当作纯弯曲梁来处理。有(a) 式来表示曲率大小。但由于在横力弯曲中,曲率和弯矩都 是x的函数。故而应写为:
A
B
yA 0
yB 0
A
B
yA 0
yB 0
yA 0
A 0
yA 0
A 0
2.连续性条件:指梁被载荷分成几段时,我们将分段列出弯矩 方程,由于梁的挠曲线是一光滑连续曲线,所以段与段之间连 接处的挠度,转角在两段上的数值必须相等。
例如:<b>中c点为AC段与CB段的连接点,则AC段上C点的挠度
EI Z y '' M x
积分得:
EIZ y'' M xdx C
(9-4)
EIZ y M xdxdx Cx D
(9-5)
由此我们可看出:根据(9-4)(9-5)就可以把某点处截 面的转角和挠度求出来。
但由(9-4)(9-5)我们还看到,有两个积分常数C、D。
1
x
M x
EI Z
Kx
(b)
又:
1
x
y
1 y2
3 2
1
x
y
M x
EI Z
1 x
EI Z
(9-3)
——挠曲线近似微分方程
注:上式之所以称为梁的挠曲线近似微分方程,主要是略去 了剪力的影响和 y2 项的结果。