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1、第六章,彎曲變形,§6-1 工程中的彎曲問(wèn)題 撓度和轉(zhuǎn)角,一、度量彎曲變形的物理量,A,B,C,C`,B`,y,P,y,x,1、,撓曲線,：,梁變形后的軸線,2、撓度：,軸線上各點(diǎn)在垂直于變形前軸線方向的線位移,撓曲線方程,θ,3、轉(zhuǎn)角：,各橫截面繞著各自的中性軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,轉(zhuǎn)角方程,4、撓度和轉(zhuǎn)角的關(guān)系：,因?yàn)槭切∽冃?撓曲線在某處的一階導(dǎo)數(shù)就等于梁對(duì)應(yīng)截面的轉(zhuǎn)角,5、撓度和轉(zhuǎn)角的符號(hào)：,以梁的左端點(diǎn)為原點(diǎn)；,X,軸水平向右為正；,Y,軸豎直向上為正；,坐標(biāo)系的選?。?撓度：向上為正；向下為負(fù),轉(zhuǎn)角：從變形前到變形后，,,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正；順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù),二、梁撓曲線的近似微分方程,（

2、純彎曲）,（,橫力彎曲,）,中性層的曲率半徑,若撓曲線作為一條平面曲線已確定，其曲率半徑為：,由于軸線就在中性層上，,,所以撓曲線的曲率半徑和撓曲線的曲率半徑相等,M,M,M > 0,,y’’ > 0,y,x,M < 0,,y’’ < 0,M,M,y,x,撓曲線的近似微分方程,可知,：,M,與 符號(hào)相同,積分一次得：,再次積分得：,其中：,C, D,為積分常數(shù)，由梁的邊界條件和連續(xù)條件確定；,§6-3 用積分法求彎曲變形,轉(zhuǎn)角方程,撓曲線方程,若梁的,EI,在整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)為常量，可以將其提到積分號(hào)以外；,積分定解條件,1、邊界條件,邊界條件是指約束對(duì)于撓度和轉(zhuǎn)角的限制：,1）,在

3、固定鉸支座和輥軸支座處，,約束條件為撓度等于零：,y=0；,2）,在固定端處，,約束條件為撓度和轉(zhuǎn)角都等于零：,y=0，,θ,＝0；,3）若結(jié)構(gòu)對(duì)稱,，載荷對(duì)稱，則變形對(duì)稱，,于是對(duì)稱截面的撓度=0；,4）若結(jié)構(gòu)對(duì)稱,，載荷反對(duì)稱，則變形反對(duì)稱，,于是對(duì)稱截面的轉(zhuǎn)角=0；,例1：懸臂梁,z,y,,y,x,x,邊界條件,R,A,R,B,l,a,b,P,A,C,B,例2：簡(jiǎn)支梁,邊界條件,例3：具有彈簧約束的簡(jiǎn)支,,梁，設(shè)彈簧剛度為,k,邊界條件,R,A,R,B,l,a,b,P,A,C,B,2、連續(xù)條件：,撓曲線是一條光滑連續(xù)的曲線；,撓曲線上的任一點(diǎn)，具有唯一確定的撓度和轉(zhuǎn)角；,彎曲剛度條件：,

4、例：,計(jì)算圖示懸臂梁的最大轉(zhuǎn)角和撓度。梁的抗彎剛度為,EI,z,。,解：,1)梁的彎矩方程,z,y,,y,x,x,2)梁的近似撓曲線微分方程,3)積分計(jì)算位移,一次積分：,再次積分：,4)由邊界條件確定積分常數(shù)：,由：,由：,4）計(jì)算最大轉(zhuǎn)角和撓度,q,l,R,A,R,B,例：,計(jì)算圖示簡(jiǎn)支梁的最大轉(zhuǎn)角和撓度。梁的抗彎剛度為,EI,z,。,解,：（1）支反力,2)梁的彎矩方程,3)梁的近似撓曲線微分方程,4)積分計(jì)算位移,一次積分：,再次積分：,5)由邊界條件確定積分常數(shù)：,邊界條件（,a）,邊界條件（,b）,6）計(jì)算最大轉(zhuǎn)角和撓度,由于變形對(duì)稱：,根據(jù)撓度和轉(zhuǎn)角的關(guān)系：,在轉(zhuǎn)角等于0處，撓度

5、取極值；,解：,R,A,R,B,l,a,P,b,例：,計(jì)算圖示簡(jiǎn)支梁的最大轉(zhuǎn)角和撓度。梁的抗彎剛度為,EI,z,。,（1）支反力,2)列梁的彎矩方程,3)梁的近似撓曲線微分方程,AC段,CB段,4)由積分定解條件確定積分常數(shù)：,邊界條件:,連續(xù)條件:,P,a,b,A,B,C,a>b,時(shí)，極值點(diǎn)在,AC,段：,a=b,時(shí)，極值點(diǎn)在,C,點(diǎn),注意：可以證明，當(dāng)載荷,P,向某一支座靠近時(shí)，梁內(nèi)最大撓度的位置趨近于,L/√3,=,0.577L,，,很接近,梁中點(diǎn)位置。,因此，工程中可近似用,梁中點(diǎn)位置的撓度代替最大撓度。,5）計(jì)算最大轉(zhuǎn)角和撓度,最大轉(zhuǎn)角,應(yīng)發(fā)生在兩端截面；,最大撓度,應(yīng)發(fā)生在轉(zhuǎn)角等于

6、0的截面；,例：具有中間鉸鏈約束的懸臂—簡(jiǎn)支梁,邊界條件,q,a,b,A,C,B,連續(xù)條件,分析：需要分成兩部分，因此有4個(gè)待定的積分常數(shù),l,計(jì)算圖示懸臂梁自由端截面的撓度和轉(zhuǎn)角。,解：1)梁的彎矩方程,AC,段：,CB,段：,2)梁的近似撓曲線微分方程,AC段,CB段,3)由積分定解條件確定積分常數(shù)：,邊界條件:,連續(xù)條件:,4)計(jì)算自由端的撓度轉(zhuǎn)角：,l,解：1)梁的彎矩方程,AC,段：,2)梁的近似撓曲線微分方程,3)由邊界條件確定積分常數(shù)：,5)計(jì)算,C,截面撓度轉(zhuǎn)角：,4）,AC,段：,6)計(jì)算自由端的撓度轉(zhuǎn)角：,用這種方法求變形時(shí)，先求大小，再判斷符號(hào)；,積分法求解變形的優(yōu)點(diǎn)：,

7、對(duì)于整個(gè)梁，我們可以求解處完整的轉(zhuǎn)角方程和撓曲線方程，利用這兩個(gè)方程可以求解任一截面的轉(zhuǎn)角和撓度；,積分法求解變形的缺點(diǎn)：,如果梁上的載荷或支座比較復(fù)雜，列彎矩方程時(shí)就要分若干段，每一段積分出現(xiàn)2個(gè)積分常數(shù)，則積分常數(shù)的確定就是一件非常繁瑣的工作；,§7-4 用疊加法求彎曲變形,P,2,A,,B,,P,1,A,,B,,P,1,P,2,A,,B,,=,+,在,小變形,和,材料滿足胡克定律,的前提下,撓曲線的近似微分方程是,線性方程,微分方程的解可以,疊加,梁在幾種載荷共同作用下引起的總變形就等于,,梁在每種載荷分別單獨(dú)作用下引起的變形的代數(shù)和；,在計(jì)算每種載荷單獨(dú)作用引起的變形時(shí)，可以查書,P

8、200,頁(yè)的表格,解：,例1 求梁的撓度和轉(zhuǎn)角，,y,c,,,?,A,。,,a,a,P =,q a,A,B,q,C,,a,a,A,B,,q,C,,,a,a,A,B,,C,,P,=,+,在查書,P200,的表格時(shí)，一定要保證題中梁的種類與載荷的種類與表中的對(duì)應(yīng)情況一致，,,而且還要注意必要的符號(hào)判斷；,作業(yè),：,,6-2（,a）（c）（d）,,6-4,,6-6,在分段的交界處，由于連續(xù)性，兩段方程在,一截面的撓度和轉(zhuǎn)角相等,。,R,A,R,B,l,a,b,P,A,C,B,連續(xù)條件,例4：簡(jiǎn)支梁,例,7-1 求下列各梁的撓曲線方程及最大撓度和轉(zhuǎn)角,解：,彎矩方程,邊界條件,：,,q,l,EI,z,x,小結(jié)：,y,x,P,A,B,y,撓曲線，,y= y(x),拉壓變形：,?,l,扭轉(zhuǎn)變形：,?,彎曲變形,截面形心的豎向位移,y,撓度,轉(zhuǎn)角,截面繞中性軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度,?,y,,(,x,),,撓曲線方程,?,(,x,),,轉(zhuǎn)角方程,彎曲變形：,1、梁變形的特征,公式應(yīng)用的條件:,1)材料服從虎克定律；,,2)小變形，忽略剪力對(duì)撓度的影響；,小結(jié)：,,2、撓曲線近似微分方程,