平面弯曲杆件变形与刚计算课件

梁的挠度，横截面的转角。度量梁变形的参数---二、挠度：横截面形心沿垂直于轴线方向的位移。一、挠曲线：梁变形后的轴线。

性质：连续、光滑、弹性、极其平坦的平面曲线。三、转角：横截面绕中性轴转过的角度。用“”表示。q用“y表示。q§9-1

梁变形的基本概念挠度和转角第1页/共29页梁的挠度，横截面的转角。度量梁变形的参数---二、挠度：横截1y=y（x）……挠曲线方程。挠度向下为正；向上为负。θ=θ(x)……

转角方程。由变形前的横截面转到变形后，顺时针为正；逆时针为负。四、挠度和转角的关系挠度：横截面形心沿垂直于轴线方向的位移。转角：横截面绕中性轴转过的角度。用“”表示。用“y”

表示。qq

挠曲线为一条平坦的曲线第2页/共29页y=y（x）……挠曲线方程。挠度向下为正；向上为负2一、曲率与弯矩的关系：EIM=r1二、曲率与挠曲线的关系（数学表达式)……（2）→→三、挠曲线与弯矩的关系：联立（1）、（2）两式得®……（1）§9-2挠曲线近似微分方程第3页/共29页一、曲率与弯矩的关系：EIM=r1二、曲率与挠曲线的关系（数3M>00)(<¢¢xy挠曲线近似微分方程的近似性——忽略了“Fs”以及对变形的影响

使用条件：弹性范围内工作的细长梁。M<00)(>¢¢xy结论：挠曲线近似微分方程——xyxy第4页/共29页M>00)(<¢¢xy挠曲线近似微分方程的近似性——忽略了“4§9-3用积分法求弯曲变形挠曲线的近似微分方程为：积分一次得转角方程为：再积分一次得挠度方程为：7-3目录第5页/共29页§9-3用积分法求弯曲变形挠曲线的近似微分方程为：积分一次5

积分常数C、D由梁的位移边界条件和光滑连续条件确定。位移边界条件光滑连续条件

－弹簧变形§9-3用积分法求弯曲变形目录第6页/共29页积分常数C、D由梁的位移边界条件和光滑连续条件确定6§9-3

积分法计算梁的变形步骤：（EI为常量）1、根据荷载分段列出弯矩方程M（x）。2、根据弯矩方程列出挠曲线的近似微分方程并进行积分3、根据弯曲梁变形的边界条件和连续条件确定积分常数。右左CCqq=连续条件：右左CCyy=边界条件：F第7页/共29页§9-3积分法计算梁的变形步骤：（EI为常量）1、根据荷7（1）、固定支座处：挠度等于零、转角等于零。（2）、固定铰支座处；可动铰支座处：挠度等于零。（3）、在弯矩方程分段处：一般情况下左、右的两个截面挠度相等、转角相等。4、确定挠曲线方程和转角方程。5、计算任意截面的挠度、转角；挠度的最大值、转角的最大值。第8页/共29页（1）、固定支座处：挠度等于零、转角等于零。（2）、固定铰支8例：求图示悬臂梁自由端的挠度及转角(EI=常数）。解：a)建立坐标系并写出弯矩方程b)写出微分方程并积分c)应用位移边界条件求积分常数Fxd)确定挠曲线、转角方程e)自由端的挠度及转角x=0,y=0;θ=0yL第9页/共29页例：求图示悬臂梁自由端的挠度及转角(EI=常数）。解：a)9FC解：a)建立坐标系并写出弯矩方程b)写出微分方程并积分例：求图示梁的跨中的挠度和转角（EI=常数）左侧段（0≤x1≤a）：右侧段（a≤x2≤L）：第10页/共29页FC解：a)建立坐标系并写出弯矩方程b)写出微分方程并积分例10e)跨中点挠度及两端端截面的转角d)

确定挠曲线和转角方程c)应用位移边界条件和连续条件求积分常数x=0,y=0;x=L,y=0.

x1=x2

=a，y1=y2

；y'1

=y'2两端支座处的转角——第11页/共29页e)跨中点挠度及两端端截面的转角d)确定挠曲线和转角方程11讨论：1、此梁的最大挠度和最大转角。左侧段：

右侧段：最大挠度一定在左侧段FC当a＞b时——当a＞b时——最大挠度发生在AC段第12页/共29页讨论：1、此梁的最大挠度和最大转角。12

2、a=b时此梁的最大挠度和最大转角。FC第13页/共29页2、a=b时此梁的最大挠度和最大转角。FC第13页/共213qLABxC解：a)建立坐标系并写出弯矩方程b)写出微分方程并积分c)应用位移边界条件求积分常数d)确定挠曲线和转角方程e)最大挠度及最大转角ql/2ql/2x=0,y=0;x=L,y=0.

例：求分布载荷简支的最大挠度

和最大转角(EI=常数）第14页/共29页qLABxC解：a)建立坐标系并写出弯矩方程b)写出微分方14讨论积分法求变形有什么优缺点？§9-3用积分法求弯曲变形目录第15页/共29页讨论积分法求变形有什么优缺点？§9-3用积分法求弯15§9-4用叠加法求弯曲变形

设梁上有n个载荷同时作用，任意截面上的弯矩为M(x)，转角为，挠度为y，则有：

若梁上只有第i个载荷单独作用，截面上弯矩为，转角为，挠度为，则有：由弯矩的叠加原理知：所以，7-4目录第16页/共29页§9-4用叠加法求弯曲变形设梁上有n个载荷同时作16故由于梁的边界条件不变，因此重要结论：梁在若干个载荷共同作用时的挠度或转角，等于在各个载荷单独作用时的挠度或转角的代数和。这就是计算弯曲变形的叠加原理。§9-4用叠加法求弯曲变形目录第17页/共29页故由于梁的边界条件不变，因此重要结论：§9-4用叠加法求弯17

梁上有分布载荷，集中力与集中力偶。弯矩：弯矩的叠加原理----

梁在几个载荷共同作用下的弯矩值，等于各载荷单独作用下的弯矩的代数和。§9-4叠加法计算梁的变形第18页/共29页梁上有分布载荷，集中力与集中力偶。弯矩：弯矩的叠加原理--181、梁在简单载荷作用下挠度、转角应为已知或有变形表可查；

2、叠加法适用于求梁个别截面的挠度或转角值。一、前提条件：弹性、小变形。二、叠加原理：各荷载同时作用下，梁任一截面的挠度或转角，等于各荷载分别单独作用下同一梁同一截面挠度或转角的代数和。三、叠加法的特征：叠加法计算梁的变形第19页/共29页1、梁在简单载荷作用下挠度、转角应为已知或有变形表可查；

219aaF=+例：叠加法求A截面的转角和C截面

的挠度.解、a)载荷分解如图b)由梁的简单载荷变形表，查简单载荷引起的变形。aaqFACAaaq第20页/共29页aaF=+例：叠加法求A截面的转角和C截面

的挠度.20c)叠加第21页/共29页c)叠加第21页/共29页21L/2L/2qACA=+例：求图示梁C截面的挠度。解：1、载荷分解如图2、查梁的简单载荷变形表3、叠加L/2ACAq/2L/2(a)L/2L/2ACAq/2q/2(b)第22页/共29页L/2L/2qACA=+例：求图示梁C截面的挠度。解：1、载22=+ABLaCqqaABL

CM=qa/2ÞÞ（b）例：求图示梁B截面的挠度（EI已知）。解：1)结构分解如图2)查梁的简单载荷变形表3)叠加B

CÞÞq（a）第23页/共29页=+ABLaCqqaABLCM=qa/2ÞÞ（b）例：求23讨论叠加法求变形有什么优缺点？§9-4用叠加法求弯曲变形目录第24页/共29页讨论叠加法求变形有什么优缺点？§9-4用叠加法求弯24一、梁的刚度条件其中[]称为许用转角；[δ/L]称为许用挠跨比。

、校核刚度：

、设计截面尺寸；（对于土建工程，强度常处于主要地位，刚度常处于从属地位。特殊构件例外）二、刚度计算、确定外载荷。§9.5梁的刚度计算第25页/共29页一、梁的刚度条件其中[]称为许用转角；[δ/L]称为许用挠25由梁在简单荷载作用下的变形表和前面的变形计算可看：梁的挠度和转角除了与梁的支座和荷载有关外还取决于下面三个因素：材料——梁的位移与材料的弹性模量E成反比；截面——梁的位移与截面的惯性矩I成反比；跨长——梁的位移与跨长L的n次幂成正比。

（转角为L

的2次幂，挠度为L的3次幂）1、增大梁的抗弯刚度（EI）2、调整跨长和改变结构方法——同提高梁的强度的措施相同三、提高梁的刚度的措施3、预加反弯度（预变形与受力时梁的变形方向相反，目的起到一定的抵消作用）第26页/共29页由梁在简单荷载作