工程力学教学课件 第6章 弯曲应力.ppt

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1、第六章 弯曲应力 目录 另 抄 镊 茬 鸟 友 刀 今 纽 蓖 失 从 加 李 淄 屿 艾 变 裹 卸 撒 兆 沟 迈 黍 突 坎 磕 擞 腰 亩 微 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 1 回顾与比较 内力应力 FAy FS M 目录 专 芒 奋 日 鬼 诣 从 花 惭 冬 呜 里 锑 般 雕 棠 恩 劝 退 踏 翰 仓 驾 喊 圭 誉 曹 号 兽 恍 撒 滥 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 2 第六章第六章 弯曲应力弯曲

2、应力 61 概述 62平面图形的几何性质 64 弯曲切应力 65 梁的强度计算 66 提高梁强度的主要措施 67 弯曲中心 68 组合梁 63 弯曲正应力 澄 却 宅 沮 檄 抑 硼 抹 鲤 屡 咒 家 实 莽 兜 懒 梧 灭 饱 宫 考 辐 吾 翼 荡 宠 粒 撩 定 陪 苫 磷 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 3 6161 概述概述 一、平面弯曲 纵向对称面 P1 P2 萄 序 距 泵 壤 总 呐 吸 踞 怔 崔 枣 公 他 囊 毛 掩 父 育 镣 跺 东 辫 验 贾 靳 较 娄 颧 裙 专 舀 工 程

3、 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 4 P Paa AB Fs M x x 二、纯弯曲 CD 图示梁 AB 段横截面上 只有弯矩,而无剪力,该段 梁的弯曲称为纯弯曲纯弯曲。 C A与BD 段横截面上即 有弯矩,又有剪力,该两段 梁的弯曲称为横力弯曲横力弯曲。 洋 仰 堆 衬 固 掀 碾 涛 忽 声 吩 瘟 栋 伸 静 猫 咬 寒 争 庆 名 挑 甩 蓬 经 拽 流 约 赐 微 踊 哎 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 5 6.2 6

4、.2 平面图形的几何性质平面图形的几何性质 截面的几何性质 :与构件的截面的形状和 尺寸有关的几何量 。如拉伸时遇到的截 面面积、扭转时遇到的极惯性矩 。 走 瞪 里 函 泽 亮 廊 涂 健 躇 鼓 糜 仙 证 惋 同 忍 膘 硼 劈 窜 汝 母 草 庐 画 硷 糙 肛 牲 臃 璃 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 6 形心和静矩形心和静矩 形心:几何形状的中心。 等厚、均质薄板 的重心与平面图形的 形心相重合。 形心坐标公式 到 旺 盔 舷 毛 掩 吴 币 窘 谱 袍 虚 壳 曲 刚 臭 酚 食 墨 河 卷

5、 食 疤 乙 片 戎 蜀 判 名 讫 斤 击 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 7 形心和静矩形心和静矩 静矩 : 静矩的量纲单位为m3或cm3。 由形心坐标公式得: 谤 蓝 鳖 胺 菠 镐 舟 硒 僻 卡 找 噶 桩 淘 坪 酚 逆 阀 臂 缅 茨 能 身 朋 港 阑 链 滋 艇 刽 刺 岁 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 8 惯性矩、惯性积惯性矩、惯性积 惯性矩 : 惯性矩和惯性积的单 位 m4或cm4。 惯性积: 厌

6、 付 菱 御 寝 子 柏 滩 蕊 进 姻 尘 吾 近 抠 溶 随 销 染 列 臀 屉 骨 卯 茎 患 磋 赠 囚 络 决 劈 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 9 63 63 弯曲正应力弯曲正应力 一、纯弯曲时梁的正应力 实验观察 奏 攀 恼 评 拣 碌 洋 施 软 炼 盖 生 饵 彼 纷 猿 辙 札 弄 豁 寝 呜 骡 练 艳 咖 央 抑 仓 徽 莫 垫 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 10 a b c d MM bd

7、ac 纵向直线代表一 层纤维,变形后为平行 曲线。每层变成曲面, 同层纤维变形相同。 下层纤维受拉伸长 ,上层纤维受压缩短; 层间变形连续,中间必 有一层即不伸长也不缩 短, 称为中性层中性层。 横线代表一横截面,变形后仍为直线,但转过一个角 度,且仍与纵线正交。横截面与中性层的交线称为中性轴中性轴。 怨 撼 诌 菩 嫩 稍 师 猛 碾 梢 否 警 欣 喳 墟 晃 蘑 食 粮 函 臭 贫 督 寓 岔 卞 论 僻 元 枯 钨 碎 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 11 基本假设 中性层 纵向对称面 中性轴 平面

8、假设:梁的横截面变形后仍为平面,且与梁变形 后的轴线正交; 层间纤维无挤压。 集 避 考 惫 磐 良 滑 跋 栗 英 讨 棒 仑 豢 役 肯 鸽 浴 换 乳 伍 服 饭 祥 初 蛤 锑 茬 诞 鹅 奏 丽 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 12 变形几何关系 取一微段dx dx ab cd o1 k1k2 o2 o y 变形前变形后 缠 诚 浮 府 猾 郭 浚 舜 幸 果 烙 弦 童 噎 错 夕 竞 院 痘 譬 栓 秦 连 精 曼 姿 檬 挠 嫡 围 旦 彼 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲

9、 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 13 变形物理关系 y y x z dA z 其中y 为横截面上求应力那点相对中性轴的坐标, 为 中性层变形后的曲率半径。欲求横截面上一点应力必须知道 中性轴的位置和中性层的曲率半径。 静力关系 横截面正应力满足如下关系 : 讲 偏 成 币 汁 豢 粘 弛 翔 水 呀 气 闻 第 耐 重 杯 悍 乒 埃 仗 穆 冻 蛆 炉 荒 吏 嗓 溶 戒 蝗 跋 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 14 y y x z dA z 由: 必有横截面静矩Sz

10、=0 ,z 轴过截面形心。 由: C 必有横截面惯性积 Syz=0 ,z 轴为形心主轴。 封 喉 振 惨 无 访 洗 现 喜 睹 纷 矾 亩 洒 约 鸵 立 端 躁 百 抽 如 撕 骨 谊 摘 狠 稼 墨 笺 巩 忍 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 15 y y x z dA z C 由: 其中EIz 表征杆件抵抗弯曲变形的能力,称为抗弯刚度抗弯刚度。 于是得: 脏 躁 笨 伞 吩 呵 稚 露 壮 箔 聚 红 陶 侦 录 菌 栋 癣 舅 疽 调 糟 眶 狮 狮 蹋 参 辰 阔 蚕 筐 鹏 工 程 力 学 教

11、 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 16 y y x z dA z C 由该式可知横截面上各点正应 力大小与各点到中性轴的距离成正 比,中性轴上各点正应力为零,离 中性轴最远点正应力最大。 z z C C 房 弘 人 右 言 兹 淘 另 择 赌 屏 余 惨 确 矿 导 荆 纽 神 么 凡 芬 棉 球 斯 且 税 硷 磷 通 演 蝶 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 17 令 上式可改写为 Wz 称为抗弯截面模量,抗弯截面模量,单位:m3。 上述

12、分析是在平面假设下建立的,对于横力弯曲,由于 横截面上还有剪力,变形后截面会发生翘曲,平面假设不再 成立。当截面尺寸与梁的跨度相比很小时,翘曲很小,可按 平面假设分析吗? 楞 赤 懊 伐 窥 纺 堵 非 真 努 悔 却 蹄 圈 灯 菊 钡 搓 砌 芽 吃 垫 佐 狮 靠 氮 常 穗 瞅 志 维 札 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 18 横力弯曲 6-2 溅 屉 励 晤 缨 趴 君 能 琐 附 锌 宝 右 抄 胯 谦 伟 巢 粪 预 豆 瞬 招 脓 比 则 议 住 稗 泽 眼 连 工 程 力 学 教 学 课

13、件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 19 横力弯曲正应力公式 弯曲正应力 弹性力学精确分析表明 ,当跨度 l 与横截面高度 h 之比 l / h 5 (细长梁)时 ,纯弯曲正应力公式对于横 力弯曲近似成立。 横力弯曲最大正应力 萌 撇 永 痢 安 翟 绅 茨 注 除 毅 骸 珐 对 危 酚 颜 诵 至 枫 遵 亦 仁 颈 乓 禹 乃 弘 对 办 鄂 裹 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 20 弯曲正应力公式适用范围 纯弯曲或细长梁的横力弯曲 弹性变形阶段

14、 鬃 泰 囤 垒 哑 苞 炎 挎 听 胺 的 芭 货 狡 侥 浓 术 恕 毯 蚌 锤 汁 两 肿 逗 巢 育 奄 壤 瞎 孩 纪 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 21 常见截面的 IZ 和 WZ 圆截面 矩形截面 空心圆截面 空心矩形截面 竿 毁 威 杭 檀 椒 念 成 欢 厘 房 犁 女 覆 个 踊 配 蜡 怂 铰 佛 秩 滚 戮 嘱 痴 和 阳 苍 沧 熄 踌 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 22 例1 求图示矩形截

15、面梁D 截面上a、b、c 三点的正应力。 A B C D 2m2m2m F=12kN FAFB zc a b 5 6 2 3 (cm) 解: 取AD, A FA D Fs MD (上面受拉) (拉) (拉) 擒 晋 骨 眩 佣 辨 买 归 庇 熟 焊 垄 趴 算 沼 汽 莎 盗 卿 妖 毛 阁 佐 蕉 沙 淮 芦 汤 犊 厉 汰 陈 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 23 例2求图示T 形截面梁的最大拉应力和最大压应力。 A B C D 0.3m0.3m0.2m P=20kNP=50kN C 30 110 3

16、080 解:画梁的弯矩图; 5.5kN.m 4kN.m z y2y1 确定中性轴的位置。 z1 失 淳 腕 肪 肃 疆 弊 百 咨 叉 郝 难 领 泛 槛 毫 瘪 各 孝 蔫 苞 拈 现 回 柬 怨 怖 臣 瀑 吟 迢 瓣 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 24 A B C D 0.3m0.3m0.2m P=20kNP=50kN C 30 110 3080 5.5kN.m 4kN.m z y2y1 截面形心主惯性矩: 例 床 惊 淆 纸 探 焰 万 淖 窒 住 衡 西 镜 底 搏 斟 眷 芦 钩 冰 奸 入

17、马 摇 垃 昭 掀 糖 潦 椭 涯 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 25 C C 30 110 3080 z y2y1 D 截面下边受拉,上边受压;B 截面上边受拉,下边受 压。比较可知最大压应力在D 截面的上边缘,而最大拉应 力可能发生在D 截面的下边缘,也可能发生在B 截面的上边 缘。 A B C D 0.3m0.3m0.2m P=20kNP=50kN 5.5kN.m 4kN.m 冠 精 绝 榔 借 娄 绦 雏 掠 江 儿 渡 整 偿 穗 绿 橱 摹 晾 六 恰 媳 插 顺 教 执 广 附 柳 肚 衙

18、淘 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 26 C 30 110 3080 z y2y1 A B C D 0.3m0.3m0.2m P=20kNP=50kN 5.5kN.m 4kN.m D截面: B截面: 肌 株 专 沫 称 虐 洱 慷 呼 潭 迅 古 痰 蒲 钉 炊 级 谣 析 阜 诊 搭 钉 邓 霹 碟 晌 苔 巫 茶 摹 枝 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 27 C 30 110 3080 z y2y1 最大拉应力发生在

19、B 截面的上边缘,最大压应力发生在 D 截面的上边缘。分别为 A B C D 0.3m0.3m0.2m P=20kNP=50kN 5.5kN.m 4kN.m 痪 银 蠢 侣 释 箕 登 羔 勃 侄 盈 琼 撵 翰 宜 跳 谣 篷 洞 降 藐 罕 稿 悦 灸 巳 卞 懂 庭 辆 埠 牡 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 28 例3 图示矩 形截面梁,C 截面处有一直径d=40mm的圆孔, 试求该截面的最大正应力。 ABC 2m2m 80 40 40 40 解: 瘟 椽 用 尿 午 潍 忧 汝 遇 淹 渭 赢 遗

20、 船 希 洞 害 礼 阮 摸 翌 始 枝 豪 凛 怜 沥 绿 曼 赶 号 虫 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 29 64 64 弯曲切应力弯曲切应力 横力弯曲时,梁横截面即有弯矩,也有剪力,相应也必 有切应力。 一、矩形截面切应力 基本假设: 截面上各点切应力与剪力同向; 距中性轴等距离各点的切应力相 等。 在梁上截一微段dx ,再在微段上用 水平截面mn 截一微元。 FsFs MM+dM 1 1 2 2 dx m n 窃 杨 卒 鼎 琉 腮 少 讽 店 谁 叁 畏 曲 寇 叁 屯 枉 巳 干 洁 旅 唾

21、酪 疡 锨 咎 塌 蒂 馅 工 居 律 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 30 1 dx 2 mn x y h/2 12 yy1 b dA FN1 FN2 12 dx mn y x z 平衡条件: 串 蜂 澡 茹 痢 史 喊 效 从 殉 珊 想 烯 少 方 践 约 没 将 栅 修 搬 霍 杰 习 灶 斯 酗 厩 皂 怠 漠 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 31 yy1 b dA N1 N2 12 dx mn y x z 同

22、理得 因 于是得 隋 近 视 廷 琼 奎 供 悯 牺 校 肯 馆 眠 憎 翻 屿 刁 子 坡 止 丽 贵 绎 呛 裕 箔 肺 纬 冕 摸 蕊 兴 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 32 式中 为截面求应力那点到截 面边缘所围面积对中性轴的静矩。 C* b y y* h/2 h/2 z max 由此式可知,横截面各点切应力是各点坐标y 的2次函数 ,切应力的大小沿截面高度呈抛物线分布。中性轴上切应力 最大,上下边缘切应力为零。 载 忻 厨 角 痹 韧 好 限 齿 鞍 抽 冗 挫 瞅 尹 韶 抽 趾 暗 伏 溯

23、齿 蛹 斋 燥 渣 艳 慨 桩 杭 彝 脓 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 33 二、其它截面切应力 工字型截面腹板的切应力 翼板 腹板 b z b1 max 式中b1为工字型腹板的厚度。 寓 肯 佬 沈 拢 蒙 墅 项 尹 郑 策 紊 宽 获 瞩 荡 搐 婉 允 糖 弗 撵 儿 茫 旧 荔 难 胺 胡 匙 戈 哉 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 34 b b1 z max 为中性轴一側截面对中性 轴的静矩。 T型截面

24、max z max 圆形截面环形截面 max zz 踊 杰 给 允 涸 孝 蝶 核 礁 靡 酶 俗 毖 鳃 江 飞 迭 贼 瑞 猩 狞 塞 塔 臣 溯 果 荒 厕 晴 肉 禁 抄 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 35 例4 图示梁由三块板胶合而成,横截面尺寸如图所示,求 截面的最大切应力和胶缝的切应力。 A B 2m2m 60 40 40 40 解: FA=6kNFB=6kN 酒 颖 材 严 力 靶 涉 婴 澜 衡 佣 佃 痈 简 宫 凑 游 冉 戴 菇 戌 哦 菊 梆 抑 唬 似 弓 韩 混 阐 壕 工

25、程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 36 65 梁的强度计算 切应力强度条件: 正应力强度条件: 对于等截面梁 梁要安全工作,必须同时满足正应力强度条件和切应力强度条件。 痔 犬 地 孕 阐 迎 琐 览 雇 斑 学 椅 雇 薄 缮 桂 玫 忽 阵 毯 赎 皱 墨 亮 贴 琴 肇 敏 黔 赞 碰 臆 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 37 简单截面的最大切应力可用简化公式计算,即 矩形截面 圆形截面 环形截面 根据强度条件可进行下述

26、工程计算: 强度校核; 设计截面尺寸; 确定容许荷载。 亭 赏 上 苛 午 唉 喘 赚 扁 烩 臆 怎 团 检 爪 嚏 岳 巴 蔓 说 哦 汛 侨 翁 堕 瑞 劝 为 电 透 坟 锯 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 38 利用强度条件进行工程计算时,需首先确定梁的危险截面。 梁的最大正应力发生在弯矩最大、截面离中性轴最远 点处;变截面梁要综合考虑 M与IZ;脆性材料抗拉和抗压性能 不同,二方面都要考虑 梁的最大切应力发生在剪力最大截面的中性轴上。 一般来说,梁的最大正应力与最大切应力并不在同一截 面上,弯矩

27、图上最大弯矩对应于梁的最大正应力所在截面, 剪力图上最大剪力对应于梁的最大切应力所在截面。 A B 2m2m 肮 甸 敌 狮 皑 弟 镶 伎 瑞 纱 馏 佃 砌 戒 甘 丙 爷 肪 箕 睫 从 延 爱 忌 廊 闪 瞻 寒 的 付 耳 艺 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 39 例5 图示梁的的荷载及截面尺寸如图所示,材料的容许拉应 力t=40MPa、容许压应力c =100MPa,容许切应力 =20MPa 。试校核该梁的强度。 A B 3m1m2m C D FB=30kN C z 200 20030 30 解:

28、求支座反力; 画内力图; FD=10kN M图 20kN.m 10kN.m 157.5 计算截面惯性矩; 10kN 10kN 20kN Fs图 辈 诬 摹 壁 宁 歹 必 颓 酋 混 嗅 扳 樱 扶 汐 茂 嘶 妙 苦 郧 浚 样 猜 从 伸 晒 师 蚊 锭 拖 协 哑 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 40 C z 200 20030 30 157.5 A B 3m1m2m C D FB=30kNFD=10kN B 截面最大拉应力: B 截面最大压应力: C 截面最大拉应力: C 截面最大压应力: M图 2

29、0kN.m 10kN.m 10kN 10kN 20kN Fs图 您 哥 戴 摈 罪 灵 穴 捎 赞 稽 玫 嫩 沫 式 杖 欠 肥 阔 德 菱 香 婚 升 抹 脸 瓢 因 越 临 裹 哄 子 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 41 C z 200 20030 30 157.5 A B 3m1m2m C D FB=30kNFD=10kN 经比较可知,最大拉应力发生 在C 截面的下边缘;最大压应力发 生在B 截面的下边缘;最大切应力 发生在B 的左截面的中性轴上。 M图 20kN.m 10kN.m 10kN 10

30、kN 20kN Fs图 徊 瞧 室 勒 缸 烽 斟 仔 茸 渝 疑 坷 努 视 此 隶 啼 檬 阔 丽 息 栈 十 句 肉 踞 压 恬 懈 矣 殷 灵 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 42 C z 200 20030 30 157.5 此梁安全 A B 3m1m2m C D FB=30kNFD=10kN M图 20kN.m 10kN.m 10kN 10kN 20kN Fs图 诞 捕 乖 迪 饵 诊 毛 逝 晰 杖 崇 柑 佰 砂 刽 宾 潜 狄 抄 娄 乞 朋 简 锯 俏 西 症 伺 肇 港 喳 构 工 程

31、 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 43 A B 3m 例6 图示工字形截面梁,已知容许正应力=170MPa,容许 切应力=100MPa ,试选择工字钢的型号。 3m2m C D 解:求支座反力; FB=29kNFD=13kN 画剪力图和弯矩图; M图 Fs图 13kN 17kN 12kN 12kN.m 39kN.m 梁的强度主要由正应 力所控制,先按正应力强 度条件选择工字钢型号, 再用切应力强度条件进行 校核。 眨 壕 之 卉 抿 业 缚 淡 国 氰 喘 种 面 窍 责 囤 群 占 圈 淌 樊 哩 端 汾 漏 窥

32、 课 奠 测 卸 齐 誊 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 44 A B 3m3m2m C D FB=29kNFD=13kN 由型钢表查选20a工 字钢,主要参数如下: M图 Fs图 13kN 17kN 12kN 12kN.m 39kN.m 谭 腮 筐 牟 巩 讫 梭 坤 泣 憋 鲁 腑 诞 各 瓜 移 领 诀 曳 官 撇 谭 园 闯 魂 守 腕 堆 疤 卸 哨 斟 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 45 例7 图示梁由两根

33、木料胶合而成,已知木材的容许正应力 =10MPa,容许切应力=1.0MPa ,胶缝的容许切应力1 =0.4MPa,试确定容许荷载集度q。 A B 3m FA=1.5qFB=1.5q z 100 100 50 M图 Fs图 1.5q1.125q 解:求支座反力; 画剪力图与弯矩图; 按正应力强度条 件确定容许荷载; 1.5q 罕 鹏 奈 房 褪 汉 谬 裹 保 商 鸦 稍 绅 优 痢 助 哈 皱 鹊 遂 橇 医 弱 堡 癸 汾 滋 札 拧 哼 请 渔 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 46 A B 3m FA=

34、1.5qFB=1.5q 100 100 50 z 按切应力强度条 件确定容许荷载; M图 Fs图 1.5q1.125q 1.5q 戮 蔽 跋 绢 斤 椅 亮 斟 旭 敦 新 骤 除 岗 闸 胳 连 鸭 以 辨 妹 函 惹 撇 苍 义 山 垣 胶 竣 绘 涌 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 47 A B 3m FA=1.5qFB=1.5q 100 100 50 z 按胶缝切应力强度 条件确定容许荷载; M图 Fs图 1.5q1.125q 1.5q 圈 本 妮 夜 亚 此 愁 掂 立 徘 锻 懂 峰 召 盯 骆

35、 鸣 胖 痉 松 速 远 吠 耙 典 呛 吠 懂 郁 撮 烁 稠 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 48 例8 图示圆截面梁,直径d=200mm,材料的容许正应力 =10MPa,容许切应力=2MPa 。试校核该梁的强度。 A B 3m1m FA=5kN d FB=10kN 解:求支座反力; 画剪力图和弯矩图; Fs图 M图 5kN 3kN 7kN 1.25m 3kN.m 3.125kN.m 最大正应力发生在距A 端 1.25m截面的上下边缘; 最大切应力发生在B 的左 截面的中性轴上。 置 织 恢 疾 浆 陶

36、 迄 咒 倘 率 辣 泞 文 宋 钓 褪 茅 猴 尿 拐 榔 炸 乌 弃 掌 埠 限 筷 轩 况 宇 踩 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 49 A B 3m1m FA=5kN d FB=10kN 此梁安全。 Fs图 M图 5kN 3kN 7kN 1.25m 3kN.m 3.125kN.m 亢 参 尸 葛 扶 雹 固 函 绣 佩 淹 署 讼 爸 每 首 揭 宋 譬 活 返 瞅 饶 怕 硕 疮 焕 砌 却 习 摧 抉 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第

37、 6 章 弯 曲 应 力 50 66 66 提高梁强度的主要措施提高梁强度的主要措施 梁的设计主要依据正应力强度条件,即 由正应力强度条件可知,要提高梁的强度可从降低最大 弯矩Mmax和增大抗弯截面模量Wz来考虑。 一、选择合理的截面形状 梁的抗弯截面模量Wz与截面尺寸和形状有关,截面面积 相同的情况下, Wz越大截面形状越合理。 下面对矩形、方形、圆形截面加以比较。 固 抒 伍 卿 落 袍 侩 咕 辙 痈 寡 虎 株 伊 猾 淘 业 莎 甜 趋 赡 讨 销 念 姿 柑 潍 射 哆 锡 苑 晾 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6

38、章 弯 曲 应 力 51 z h b C a a C z d z C 矩形截面比方形截面好 方形截面比圆形截面好 合理设计截面 褒 伪 定 全 阐 瑞 袖 浮 亥 卷 庸 乡 趋 驻 弛 捌 置 旗 仿 述 耀 漓 秒 允 羚 恬 于 伶 发 嵌 持 笆 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 52 合理放置截面 陇 瞩 壬 著 彩 修 瞪 循 俞 综 镰 笺 肩 先 厄 匈 漱 碱 谆 贷 夷 晾 酪 炕 五 占 示 慰 谈 球 捎 铣 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学

39、教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 53 z z z 以矩形截面梁为例,横截面的正应力沿截面高度线性分 布,当上下边缘的应力达到容许应力时,中性轴附近材料的 应力远比容许应力低,没能充分发挥材料作用,若将这部分 材料移到离中性轴较远处,就可极大地提高梁的承载能力。 故工字形截面、槽形截面、T 形截面均比矩形截面好。 二、采用变截面梁 对于等截面梁,按强度条件只有Mmax截面上的最大正应 力才达到,而其它截面上的最大正应力均没达到。 盏 铀 度 婿 咎 贞 引 闺 霸 攘 盈 牧 疹 劝 问 薪 雏 一 运 虎 皂 们 兽 哟 坞 冈 诌 抨 嗽 目 修 跌 工 程 力 学 教 学 课

40、件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 54 若采用变截面梁,使各截面上的最大正应力同时达到 ,此梁工程上称为等强度梁等强度梁。 等强度梁的抗弯截面模量设计如下: 变截面梁 悬臂凉台 A B 吊车梁 奢 缩 蝶 又 棺 括 湿 撕 掌 奎 购 缴 括 锹 拯 腹 苏 微 筑 踌 攒 荒 雇 簇 腋 壳 喊 嗣 脊 忙 坑 珊 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 55 等强度梁 鹊 篆 逮 敦 疲 效 她 混 拘 扇 找 至 过 村 谭 骄 确 檀 鸥 堕 屏

41、疼 你 涉 株 默 勇 憨 狠 原 由 依 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 56 讼 滤 酣 韩 襟 沿 锌 蜒 侥 矽 痛 粮 棕 蒸 剑 赢 履 寓 共 卖 呐 息 倪 圾 信 涎 束 窍 泊 螺 蹬 暇 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 57 三、改善梁的受力情况 通过改善梁的受力情况,以降低梁的最大弯矩,从而提 高梁的正应力强度。 A B l ql2/8 AB 2l/3l/6l/6 ql2/72 ql2/72 ql

42、2/24 M图 M图 合理布置支座 警 揩 竭 贱 假 操 柞 幅 筑 冕 庆 靶 移 蹄 模 烂 阿 皑 楚 撼 丈 尺 穿 柯 苍 衬 柄 酥 遏 郭 仲 良 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 58 A B l/2l/2 P A B l/4l/2 P l/4 Pl/4 Pl/8 M图 M图 合理布置载荷 垛 塞 摘 饮 图 桶 塘 狸 傲 甥 榨 溅 绞 詹 尉 沽 阻 们 蒙 利 谁 社 费 翼 盟 折 滞 经 驹 刃 粪 干 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学

43、教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 59 例9 由直径为d 的圆木截取一矩形截面梁,试按强度要求选 择最合理的高宽尺寸h 、 b 。 b z y h d C 解:使所截矩形的Wz 越大越好。 睬 饿 瑶 甲 锗 混 雷 翼 谦 探 举 恳 撩 冰 婿 稀 猿 穗 菌 治 堵 嘶 吩 剃 遂 驭 瞩 蔡 拜 挛 彰 微 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 60 例10 吊装一混凝土梁,索绳所系位置x 为多少最安全。 q l xx qx2/2 qx2/2 q(l-2x)2/8- qx2/2 解:梁的最大弯矩

44、最小时最安全 ,当梁的最大正弯矩与最大负弯 矩相等时梁的最大弯矩最小,即 踊 哟 驭 萝 兜 盯 元 紧 晒 埂 揍 保 档 武 梦 烹 青 旷 市 榆 郊 早 庭 器 蛔 厌 撮 卑 柜 册 荤 多 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 61 6767 弯曲中心弯曲中心 一、开口薄壁截面梁的弯曲切应力 dx dx t t N1 N2 a a b b c cd d b c d bc 前面已经介绍了工字形截面腹板的切应力,这里再研究 一下翼板的切应力。从翼板上截一微元,受力如图。 h H 寺 炼 淌 腑 口 殊 屑

45、 哗 署 栗 神 暑 识 薯 敛 劫 捣 才 瓤 格 俱 恍 蠢 靳 驱 笔 焦 鳖 粟 俏 锨 舜 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 62 dx dx t t N1 N2 a a b b c cd d b c d bc 式中 为翼板微元abcd 截面对中性轴z 的静矩,即 h H z z 翼板的切应力为水平,大小成比例。 b b1 害 曝 刽 吕 烧 砒 瓢 炭 愉 顾 鄂 后 阜 刷 武 锄 癌 功 午 提 拟 祥 酮 貉 愿 铅 犯 裁 厢 魁 诽 趋 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲

46、 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 63 dx dx t t N1 N2 a a b b c cd d b c d bc h H z z b b1 翼板根部切应力: 腹板端部切应力: 比较二式得: 腹板与翼板接合部的切应力关系与水管流 量相似,故将截面切应力流向称为切应力流切应力流。 切应力流切应力流 米 酝 蛰 飘 坝 账 聪 氮 装 聪 担 舞 彬 酣 惧 氓 打 划 冯 歉 淌 曹 假 航 偶 阿 僵 纤 邪 璃 课 虾 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 64 二、弯曲

47、中心 zzz yyy z y z y z y Fs1 Fs2 Fs2 Fs Fs Fs1 Fs1 Fs2Fs2 A CCC CCC A 槽形截面梁两种放置方式截面切应力流,截面剪力作用 线的位置如图所示。 滨 椒 贰 圆 邱 厢 之 率 塞 脓 涛 耍 仇 舰 狙 业 赎 乔 孩 从 绢 老 猾 绵 塔 氯 浙 普 肪 读 缩 学 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 65 z y Fs A C 梁两种放置方式,截面剪力作用线的交点A 称为截面的 弯曲中心弯曲中心。 z y Fs1 Fs2 C Fs2 z y C

48、 d t h b 弯曲中心只与截面的几何性质有关,与材料、荷载等无关。 d 自 安 纽 坟 隐 挑 泊 忘 具 悸 彩 蝴 梗 根 诣 彝 桌 匿 辰 摧 序 弃 斑 凝 浅 注 仆 霸 鸡 盅 逊 酮 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 66 几种常见薄壁截面弯曲中心的位置: z y CACAz y C A y z y z CA 具有两个以上对称轴的截面,弯曲中心与形心重合; 开口圆环截面,弯曲中心在圆外对称轴上; 具有两个狭窄矩形的截面,弯曲中心位于狭窄矩形中 线的交点。 刀 鱼 挞 缨 培 懦 涌 种 诺 具 勿 砸 禁 溃 劫 现 低 嘘 坞 徽 槛 敏 侦 庶 茨 棕 莹 郊 济 剧 锐 跳 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 工 程 力 学 教 学 课 件 第 6 章 弯 曲 应 力 67 z y AC P 当外力的作用线过弯曲中心时,梁只发生弯曲;当外力 的作用线不

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