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文档简介
机械设计基础教研室悬臂的强度校核——悬臂的弯曲内力计算教学目标知识目标能力目标素养目标掌握悬臂弯曲变形的内力计算方法;能够计算工程中弯曲变形的内力;增强学生分析问题、解决问题的能力;培养学生的工程意识教学目标一、悬臂的弯曲内力计算如图所示悬臂起重机起吊的重物重量为G,悬臂AB的长度为L,求悬臂截面的内力。
1、对悬臂AB进行受力分析:
GABGBAFAYFAXM02、列平衡方程求解约束力:
GBAFAYFAXM0
解得:
一、悬臂的弯曲内力计算3、截面法求悬臂的弯曲内力:
GBAFAYFAXM0
由于左端有外力FAY,则截面上必有与之大小相等,方向相反的内力FS与之平衡,因该内力与截面平行,称为剪力FS。
由于FAY和FS形成一个力偶,且与M0不相等,因此截面处必有一个内力偶才能达到平衡,该内力偶矩称为弯矩M。
mmx
在距离A点x处的C点,用截面m-m将悬臂AB分成两段,取左段作为研究对象。AFAYM0mmFSMCC一、悬臂的弯曲内力计算
列平衡方程求内力:
解得:
AFAYM0mmFSMC
从计算结果可以看出,剪力和弯矩会随着截面的位置变化而变化,用x表示截面的位置,则剪力和弯矩都是x的函数,对应的函数图像即剪力图和弯矩图。剪力方程弯矩方程一、悬臂的弯曲内力计算4、绘制悬臂的剪力图和弯矩图:
GBAFAYFAXM0mmxCGxFSxM-GL一、悬臂的弯曲内力计算GBAFAYFAXM0
同理,若以右段为研究对象(如图),得到的剪力和弯矩的大小相等,但是方向均相反,因为它们是作用力与反作用力的关系。
mmxmmFSMCCBG一、悬臂的弯曲内力计算弯曲内力的正负判断
FSFSMM内力正负(设正法)1)先假设截面上剪力和弯矩方向(正):取左段时剪力向下画,弯矩画成逆时针取右段时剪力向上画,弯矩画为顺时针2)按计算结果来判断剪力及弯矩的正负
静力平衡计算时的正负:力向上为正,力矩逆时针为正
判别内力正负要根据计算结果:计算结果为正,表示内力为正值,反之为负值。
左上右下,剪力为正左顺右逆,弯矩为正一、悬臂的弯曲内力计算二、案例拓展
如图所示悬臂起重机起吊的重物重量为G,悬臂AB的长度为L,自重为G0,作用在中点为E处,求悬臂截面的内力。
对悬臂AB进行受力分析:
GABGBAFAYFAXMG0G0E
列平衡方程求解约束力:
GBAFAYFAXM0
解得:
G0E二、案例拓展GBAFAYFAXM0G0E
在AE段和BE段分别用截面m-m和n-n将其截断,其中m-m距离A点x1,n-n距离A点x2。截面的形心分别设为C点和D点。mmnnx1x2AFAYM0mmFS1M1CAE段:列平衡方程
解得:
CD二、案例拓展GBAFAYFAXM0G0Emmnnx1x2AFAYM0nnFS2M2DBE段:列平衡方程
解得:
G0ECD二、案例拓展
绘制悬臂的剪力图和弯矩图:
G+G0xFSxM-L(G+0.5G0)GBAFAYFAXM0G0Emmnnx1x2CD二、案例拓展
1、内力:剪力
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