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文档简介
1、第9章 平面弯杆弯 曲 变 形与刚度计算,9.1 挠曲线 挠度和转角,9.2 挠曲线近似微分方程,9.3 积分法求梁的变形,9.4 叠加法求梁的变形,9.5 梁的刚度条件与合理刚度设计,9.6 用变形比较法解简单超静定梁,1,1、梁的变形特点,P,C,C1,w(x),挠度:梁截面形心在垂直于梁的初始轴线方向的位移,转角:梁截面相对于变形前的位置转过的角度,挠曲线,9.1 挠曲线 挠度和转角,平面假设 小变形(小挠度),挠曲线:梁弯曲后,梁轴线所成的曲线,挠曲线方程,2,2,意义,工业厂房钢筋混凝土吊梁,普通机车主轴,符号给定: 正值的挠度向下,负值的向上;正值的 转角为顺时针转相,负值的位逆时
2、针转向,3,3,影响变形的因素,4,计算变形的方法,积分法、,叠加法、,能量法、,4,1、挠曲线近似微分方程,挠曲线近似微分方程,小变形,9.2 挠曲线近似微分方程,5,* 思考:,6,1、挠曲线方程(弹性曲线),9.3 积分法求梁的变形,7,2、边界条件、连续条件,8,* 注意问题,什么时候需要分段积分?,如何确定极值?,9,例9.1 求等截面直梁的弹性曲线、最大挠度及最大转角。, 弯矩方程, 微分方程的积分,边界条件、连续条件,P,L,x,w,10, 弹性曲线方程, 最大挠度及最大转角,w,11,L,q0,B,A,例9.2 均布荷载下的简支梁,EI已知,求挠度及两端截面的转角。,解:1 确
3、定反力,2 求出弯矩方程,3 微分方程的积分,4 边界条件、连续条件,12,5 梁的转角方程和挠曲线方程,6 梁的最大挠度:根据对称性,7 梁两端的转角,13,例9.3 集中力下的简支梁,EI已知,求挠曲线方程和转角方程,最大挠度及最大转角。,l,A,B,解:1 确定反力,2 求出弯矩方程,3 微分方程的积分,14,积分一次:,再积分一次:,4 边界条件、连续条件,边界条件,连续条件,积分成数为,15,5 梁的转角方程和挠曲线方程,6 最大转角,16,6 最大挠度,17,例、试用积分法求图示梁的转角方程和挠曲线方程,并求,截面的转角和,截面的挠度。设,常量。,解:1 确定反力,2 求出弯矩方程
4、,3 微分方程的积分,18,4 边界条件、连续条件,5 梁的转角方程和挠曲线方程,19,在小变形条件下,材料服从虎克定律,几个载荷共同作用的变形,= 各个载荷单独作用的变形之和,叠加原理,9.4 叠加法求梁的变形,内力,与外力,成线性关系,20,L,B,A,B,A,B,A,+,=,例9.4 简支梁的EI已知,用叠加法 求梁跨中截面的位移和支座B的转角。,载荷分解如图, 均布载荷单独作用时,集中力偶单独作用时, 叠加,21,+,=,例9.5简支梁的EI已知,用叠加法求梁 跨中截面的位移和两端截面的转角。,载荷分解如图, 对称均布载荷单独作用时,集中力偶单独作用时,22, 叠加,23,例 用叠加原
5、理求A点转角和C点挠度。,载荷分解如图, 查简单载荷变形表,=,+,24,叠加,25,26,27,28,逐段刚性法: 研究前一段梁时,暂将后面的各段梁视为刚体,前一段梁末端截面的位移为后一段梁提供一个刚体位移;在研究后一段梁时,将已变形的前一段梁的挠曲线刚性化,再将各段梁的变形叠加在前一段梁的所提供的刚性位移上,从而得到后一段梁的总位移,29,9.6 用逐段刚性法求阶梯悬臂梁自由端的挠度和转角,把变形后的AC刚性化,把未变形CB刚性化,求AC的变形时,CB刚化, AC变形引起CB的变形,30,求CB的变形,把变形后的AC刚化, 此时CB可看成以C为固定端的悬臂梁,把变形后的AC刚性化, B截面
6、的位移等于AC段变形引起CB的刚性位移和CB自身弯曲引起的位移,31,9.7 用逐段刚性法求解简支外伸梁的挠度,把未变形BC刚性化,把变形后的AB刚性化,求AB的变形时,把BC刚化, AB变形引起BC的变形,32,求BC的变形,把变形后的AB刚化, 此时BC可看成以B为固定端的悬臂梁,把变形后的AB刚性化, C截面的位移等于AB段变形引起BC的刚性位移和BC自身弯曲引起的位移,33,9.5 梁的刚度条件与合理刚度设计,9.5 .1 梁的刚度条件, 抗扭刚度,34,、校核刚度,* 三种计算,、设计截面尺寸,、设计载荷,35,例 空心圆杆,d=40mm、D=80mm,E=210GPa,工程规定C点
7、的w/L=0.00001,B点的=0.001弧度,校核此杆的刚度。,36,校核刚度,不安全,37,38,39,9.5 .2 梁的合理刚度设计,梁跨度的选取, 制作约束和加载方式的合理安排,梁截面的合理选取, 梁材料的合理选取,40,建立静定基,用反力代替多余约束的结构,=,1、处理方法,变形协调方程,物理方程,平衡方程,静定基,9.6 用变形比较法解简单超静定梁,41,变形协调方程,+,=,物理方程,补充方程,42,约束力确定后,3 便成为静定结构,所以其 它支座的约束反力可以方便求出,43,求图示CD杆的轴力FN,已知梁ABC的抗弯刚度为EI,杆CD的抗拉、抗压刚度为EA,设CD的轴力为FN, 协调方程,物理关系,代入协调方程,44,一长为 L 的悬臂梁 CD,在其端点 D 处经一滚柱由下面另一悬臂梁 AB实行弹性加固, 已知梁CD的抗弯刚度为EI,
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