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文檔簡介
1、Page1上一講回顧剛性接頭:受力時不變形的接頭。既傳力,又傳力偶。剛架:用剛性接頭連接的彈性桿系結(jié)構(gòu)剛架的內(nèi)力及其符號:軸力、扭矩和剪力的符號具有坐標不變性。彎矩圖的符號坐標相關(guān)。彎矩圖位置具有坐標不變性。剛架內(nèi)力圖的畫法: 將剛架拆為分段的梁(桿),分別繪圖后再組合。曲桿內(nèi)力圖的畫法: 一般由內(nèi)力方程繪圖。Page26-2 彎曲正應力第六章 彎 曲 應 力6-1 引言6-3 彎曲切應力6-4 梁的強度條件6-5 梁的合理強度設計6-6 彎拉(壓)組合與截面核心Page3 梁的彎曲正應力 梁的彎曲切應力 梁的強度分析與設計 彎拉(壓)組合問題本章主要研究:Page4FBCA伽利略:關(guān)于力學和
2、局部運動的兩門新科學的對話和數(shù)學證明,1638.一、 歷史回顧6-1 引言Page5建立了“實驗觀測假設 分析與推導”的現(xiàn)代科學研究方法 無中性軸概念受當時實驗觀測的局限 靜力不平衡19世紀初才由L.Poinsot以靜力學公理明確闡明剛體上力系的簡化與平衡伽利略開創(chuàng)性研究的評述2. 局限性1. 開創(chuàng)性FBCAPage6錯誤原因:下圖公式中S應由 代替。已意識到中性軸的概念,離正確結(jié)論僅一步之差。錯誤結(jié)論:中性軸位置無關(guān)緊要。馬略特(1680)的研究F設 ,以B點為矩心中圖: 下圖: D為矩心,F(xiàn)BFDPage7 相關(guān)梁應力研究歷史:1620,荷蘭 I.Beeckman:梁一側(cè)纖維伸長,一側(cè)縮短
3、1678,Hooke: 梁凸面纖維伸長,凹面縮短1702,P.Varignon:纖維拉力沿截面曲線變化 (同樣忽略壓 縮變形)1654-1705,Bernoull: 中性軸位置無關(guān)緊要1713,Parent.A: 指出應靜力平衡,學說長期埋沒 1813,Navier: 中性軸位置無關(guān)緊要1826,Navier: 正確應用靜力平衡方程,中性軸過形心Page8三、 梁橫截面上的彎曲應力彎曲正應力彎曲切應力四、 對稱彎曲對稱截面梁具有對稱截面,且在縱向?qū)ΨQ面承受橫向外力(或外力的合力)時的受力與變形形式。二、 組合變形桿件的一般變形通??煞纸鉃槔瓑骸⑴まD(zhuǎn)與彎曲變形的兩種或三種基本變形的組合。Page
4、9五、 純彎曲與橫力彎曲六、 對稱純彎曲 梁或梁段各橫截面剪力為零、彎矩為常數(shù)的受力狀態(tài)稱為純彎曲;既有剪力又有彎矩則稱為橫力彎曲。七、問題靜不定性質(zhì)連續(xù)體的靜不定問題八、分析方法從簡單到復雜,即從對稱純彎曲、到一般橫力彎曲、再到組合變形進行研究。連續(xù)體的靜不定問題,綜合幾何、物理和靜力學三方面進行研究Page10一、實驗觀測與假設(動畫)縱向線:成圓弧線,上方縱向線 縮短,下方伸長橫向線:保持直線,與縱線正交頂與底部縱、橫線變形比:符合單向受力泊松效應單向受力假設平面假設:變形后橫截面保持平面,仍與縱線正交2. 內(nèi)部變形假設6-2 彎曲正應力1. 外部變形觀測Page113. 重要推論縱向纖
5、維縮短縱向纖維伸長 梁內(nèi)存在一長度不變的過渡層中性層 中性軸截面縱向?qū)ΨQ軸 變形過程中橫截面間繞中性軸相對轉(zhuǎn)動Page121. 幾何方面考察線段ab的變形:變形前:變形后:yz中性軸二、彎曲正應力一般公式dqrabdx中性層abyPage132. 物理方面由胡克定律和單向受力假設:y 坐標原點位于中性軸,r 中性層的曲率半徑中性軸位置?r 的大小?3. 靜力學方面Ms dA定義中性軸過形心確定r Page14三、最大彎曲正應力定義(抗彎截面系數(shù))正應力沿截面如何分布?Page15截面典型截面的慣性矩與抗彎截面系數(shù)Page16例 2-1 已知:鋼帶厚d=2mm, 寬b=6mm, D=1400mm
6、, E=200GPa。計算:帶內(nèi)的 smax 與 M解:1. 問題分析 應力變形 關(guān)系: 內(nèi)力變形或內(nèi)力應力關(guān)系:已知r=(D+d)/2, E, 截面尺寸,可應用下述關(guān)系求應力與內(nèi)力或Page172. 應力計算3. 彎矩計算或Page18 梁的彎曲正應力小結(jié)中性軸過截面形心 中性軸位置: 正應力公式:中性層曲率:,對稱彎曲 , 純彎與非純彎 應用條件:Page19附錄A 截面幾何性質(zhì)截面的幾何性質(zhì)與構(gòu)件的力學性能有何關(guān)聯(lián)?如何描述截面的幾何性質(zhì)?截面的幾何性質(zhì):與截面形狀與尺寸有關(guān)的量Page20拉壓:扭轉(zhuǎn):彎曲:A, IP, WP, Iz, Wz表征截面幾何性質(zhì)的量 我們已經(jīng)學習了哪些截面的
7、幾何性質(zhì)?Page21A-1 靜矩與形心一、 靜矩zyoyzdA積分分別稱為對坐標軸x和y的靜矩或一次矩。靜矩的量綱:Page22二. 形心回顧理論力學的質(zhì)心計算公式:zyoyzdACzcyc均質(zhì)等厚薄板質(zhì)心位于中面形心靜矩:或如果截面對某軸的靜矩為零,則該軸為形心軸。 形心軸:通過截面形心的坐標軸。Page23三、 組合截面的靜矩與形心zyoA1A2A3zyoA1A2負面積法Page24例: 確定下圖所示截面的形心位置60105050解:將截面分為兩部分,利用組合截面的公式:yzA1A2OPage25A-2 極慣性矩 慣性矩慣性積zyOyzdAr一、 截面對o點的極慣性矩或二次極矩二、 截面
8、對z軸或y軸的慣性矩 或二次軸矩三、 一個恒等式Page26zyoyzdAr五、 截面對z軸或y軸的慣性半徑四、 截面對z軸與y軸的慣性積六、 慣性矩與慣性積的組合截面公式zyoA1A2A3Page27A-3 慣性矩與慣性積的平行移軸定理一、 慣性矩的平行移軸定理Cy0z0形心直角坐標系Oyz任意直角坐標系二者平行同理:Page28Cy0z0形心直角坐標系Oyz任意直角坐標系二者平行二、 慣性積的平行移軸定理Page29例: 求下圖所示截面對z方向形心軸的慣性矩yz100100101020201、求全截面形心軸位置2、求對個部分自身形心 軸的慣性矩A4A1A2A3z0解:方法一,如圖將截面劃分
9、四塊3、求對全截面形心軸慣性矩方法二:負面積法。 自行完成Page30思考:下列計算是否正確? 其中C是截面形心。解:不正確。 因為 Z1 不是形心軸CaPage31a:始邊-y軸,為正A-4 轉(zhuǎn)軸公式與慣性矩一、 轉(zhuǎn)軸公式從公式,你發(fā)現(xiàn)了那些規(guī)律?Page32二、主軸與主慣性矩令主形心軸主形心軸結(jié)論:在以o點為原點的所有坐標系中,一定存在一直角坐標系,截面對其坐標軸的慣性積為零。主軸:滿足慣性積為零的坐標軸 主慣性矩:對主軸的慣性矩 主形心軸與主形心慣性矩Page33例: l=1m,b=30m,t=5mm, = - 0.001, = 0.0005, E=200GPa, 求 1、梁內(nèi)的絕對值最大正應力; 2、梁底部縱向總伸長量; 3、高度h的大小; 4、載荷q之值。CPage34解:1、求絕對值最大正應力可由應變與彎矩的正比關(guān)系確定最大應變,再由應變求應力。先畫剪力彎矩圖。3l/8分析:但均未知由知正應力、正應變最大值發(fā)生在H截面。Page353l/8(3)絕對值最大正應變(3)絕對值最大正應力Page362、計算底部縱向總伸長(1)彎矩方程(2)底部應變由于 e 與M成正比,可設分析:由 需應變方程,但只知一點應變,怎么辦?應變方程與彎矩方程的函數(shù)關(guān)系相同:Page37(4)底部縱
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