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工程力学12.弯曲变形


通常依此条件进行如下三种刚度计算:
、校核刚度:
、设计截面尺寸;
、设计载荷。
例1 下图为一空心圆杆,内外径分别为: d=40mm,D=80mm,杆的E=210GPa,工程规定 C点的许用挠跨比[y/L]=0.00001,B点的许用转角
[]=0.001弧度,试核此杆的刚度。
L=400mm a=0.1m
一、挠曲线近似微分方程
f M>0
1 M z (x)
EIz
f (x) 0 x
1
f (1
(x) f 2 )32
f
( x)
f
M<0
f (x) M z (x) EI z
f (x) 0
x
f (x) M z (x) EI z
挠曲线近似微分方程。
对于等截面直梁,挠曲线近似微分方程可写成 如下形式: EIf (x) M (x) 二、求挠曲线方程(弹性曲线) 1.微分方程的积分
64
64
B
P1L2 16EI
P2 La 3EI
0.4 210 1880
( 400 16
200 ) 3
0.423104
yC
P1L2a 16EI
P2a3 3EI
P2 a 2 L 3EI
5.19106 m
校核刚度
ymax L
y L
ymax 5.19 106 m y 105 m
max 0.423104 0.001
D 0
讨论: ①适用于小变形情况下、线弹性材料、细长构
件的平面弯曲。 ②可应用于求解承受各种载荷的等截面或变截
面梁的位移。 ③积分常数由挠曲线变形的几何相容条件(边
界条件、连续条件)确定。 ④优点:使用范围广,直接求出较精确; 缺
点:计算较繁琐。
§6-3 叠加原理求梁的挠度与转角
一、载荷叠加:多个载荷同时作用于结构而引起 的变形等于每个载荷单独作用于结构而引起的变 形的代数和。
EIf (x) M (x)
EIf (x) M (x)dx C1
EIf (x) M (x)dxdx C1x C2
EIf (x) M (x)dxdx C1x C2
2.位移边界条件
P
P
A
C
B
D
支点位移条件:
fA 0 fB 0
fD 0
连续条件: fC fC 光滑条件: C C
物理方程——变形
与力的关系
B
f
Bq8qEL4I ;
f BRB
RB L3 3EI
RB 补充方程
q0
qL4 RB L3 0 8EI 3EI
RB
3qL 8
B
求解其它问题(反力、
应力、变形等)
用v表示。与y同向为正,反之为负。
2.转角:横截面绕其中性轴转动的角度。用
表示,顺时针转动为正,反之为负。
y
C
v
C1
二、挠曲线
P x
变形后,轴线变
为光滑曲线,该曲线
称为挠曲线。其方程
为:v =f (x)
三、转角与ห้องสมุดไป่ตู้曲线的关系:
小变形
tg df f
(1)
dx
§6 - 2 梁的挠曲线近似微分方程
(P1P2 Pn ) 1(P1) 2(P2 ) n(Pn )
f (P1P2 Pn ) f1(P1 ) f2(P2 ) fn(Pn )
二、结构形式叠加(逐段刚化法)
§6-4 梁的刚度校核
一、梁的刚度条件
ymax L
y L
max
其中[]称为许用转角;[y/L]称为许用挠跨比。
P2a3
3EI
P1L2a 16EI
3
B
ML 3EI
LaP2 3EI
y3C
3Ba
P2 La2 3EI
叠加求复杂载荷下的变形
B
P1L2 16EI
P2 La 3EI
yC
P1L2a 16EI
P2a3 3EI
P2 a 2 L 3EI
I (D4 d 4 ) 3.14 (804 404 ) 1012 188108 m4
§6-5 简单超静定梁的求解方法
1、处理方法:变形协调方程、物理方程与平衡 方程相结合,求全部未知力。
A EI L
A L
q0 建立静定基
B
确定超静定次数, 用反力代替多余约束所 q0 得到的结构——静定基。
B RB
A L
A A
+
=
q0
几何方程——变形 协调方程
B
RB
yB yBq yBRB 0
A
D
B
200mm P1=1kN
C P2=2kN
L=400mm a=0.1m
A
D
B
200mm P1=1kN
C P2=2kN
=
A
D
B
C
P1=1kN
+
A
D
B
C
P2=2kN
A
D
B
C
P2=2kN
=
a
B
C
P2
+
P2=2kN
M
A
D
B
C
解:查表求简单载荷变形
1B
P1L2 16EI
2B 0
y1C
y2C
1B a
第六章 弯曲变形
§6–1 概述 §6–2 梁的挠曲线近似微分方程 §6–3 叠加原理求梁的挠度与转角 §6–4 梁的刚度校核 §6–5 简单超静定梁的求解方法
§6-1 概 述
研究范围:等直梁在对称弯曲时位移的计算。 研究目的:①对梁作刚度校核;②解超静定梁 (变形几何条件提供补充方程)。
一、度量梁变形的两个基本位移量 1.挠度:横截面形心沿垂直于轴线方向的线位移。
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