工程力学课件:弯曲内力.ppt
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- 工程力学 课件 弯曲 内力
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1、10-5 10-5 按叠加原理作弯矩图按叠加原理作弯矩图第十章第十章 弯曲内力弯曲内力10-1 10-1 平面弯曲的概念及工程实例平面弯曲的概念及工程实例10-2 10-2 静定梁的分类(三种基本形式)静定梁的分类(三种基本形式)10-3 10-3 剪力方程与弯矩方程剪力方程与弯矩方程10-4 10-4 剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用一、弯曲实例一、弯曲实例工厂厂房的天车大梁:工厂厂房的天车大梁:10-1 10-1 平面弯曲的概念及工程实例平面弯曲的概念及工程实例FF火车的轮轴:火车的轮轴:FFFF楼房的横梁:楼房的横梁:阳台的挑梁:阳台的挑梁:二、弯曲的
2、概念:二、弯曲的概念:受力特点受力特点作用于杆件上的作用于杆件上的外力外力都都垂直垂直于杆的于杆的轴线轴线。变形特点变形特点杆轴线由杆轴线由直线直线变为一条平面的变为一条平面的曲线曲线。 主要产生弯曲变形的杆主要产生弯曲变形的杆- - 梁梁。三、平面弯曲的概念:三、平面弯曲的概念:qPMARBN受力特点受力特点作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线,且都在作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线,且都在 梁的纵向对称平面内(通过或平行形心主轴上且过梁的纵向对称平面内(通过或平行形心主轴上且过 弯曲中心)弯曲中心)。变形特点变形特点杆的轴线在梁的纵向对称面内由直线变为一条平杆的轴线在梁的纵向对称面内由直线
3、变为一条平 面曲线。面曲线。纵向对称面纵向对称面MF1F2q平面弯曲平面弯曲常见弯曲构件截面常见弯曲构件截面10-2 10-2 静定梁的分类(三种基本形式)静定梁的分类(三种基本形式)M 集中力偶集中力偶q(x) 分布力分布力1 1、悬臂梁:、悬臂梁:2 2、简支梁:、简支梁:3 3、外伸梁:、外伸梁: 集中力集中力Fq 均布力均布力LLLL(L称为梁的跨长)称为梁的跨长)梁的载荷与支座梁的载荷与支座集中载荷集中载荷分布载荷分布载荷集中力偶集中力偶固定铰支座固定铰支座活动铰支座活动铰支座固定端固定端受弯杆件的简化受弯杆件的简化火车轮轴简化火车轮轴简化受弯杆件的简化受弯杆件的简化车削工件车削工件
4、吊车大梁简化吊车大梁简化均匀分布载荷均匀分布载荷简称简称均布载荷均布载荷非均匀分布载荷非均匀分布载荷简支梁简支梁外伸梁外伸梁悬臂梁悬臂梁FAxFAyFByFAxFAyFByFAxFAyMA静定梁的基本形式静定梁的基本形式受弯杆件的简化受弯杆件的简化一、弯曲内力的确定(截面法):一、弯曲内力的确定(截面法):例例已知:如图,已知:如图,F,a,l。 求:距求:距A端端 x 处截面上内力。处截面上内力。FAYFAXFBYFABFalAB解:解:求外力(支座反力)求外力(支座反力)0 , 0AXxFFFAX =0 以后可省略不求以后可省略不求0 , 0FalFMBYA0F , 0BYAYyFFFla
5、lFlFaFAYBY)(F ,10-3 10-3 剪力方程与弯矩方程剪力方程与弯矩方程ABFFAYFAXFBYmmx求内力求内力FsMMFs 弯曲构件内力:弯曲构件内力:剪力,剪力,弯矩。弯矩。FAYACFBYFClalFFFAY)( s , 0yF. 0sAYFFxlalFxFMAY)( , 0CM. 0 xFMAY研究对象:研究对象:m - m 截面的左段:截面的左段:若研究对象取若研究对象取m - m 截面的右段:截面的右段: , 0yF. 0BYsFFF , 0CM. 0)()(MxaFxlFBY,)(lalFFsxlalFM)( sFMABFFAYFAXFBYmmxFsMMFs1.
6、弯矩:弯矩:M 构件受弯时,构件受弯时,垂直于横垂直于横截面的内力系的合力偶矩截面的内力系的合力偶矩(弯矩)。(弯矩)。AFAYCFBYFC2. 剪力:剪力: Fs 构件受弯时,构件受弯时,平行于横截面平行于横截面的内力合力的内力合力(剪力)。(剪力)。FAyFNFSMFByFNFSM 截面上的剪力对所选梁段上截面上的剪力对所选梁段上任意一点的矩任意一点的矩为为顺时针顺时针转向时,转向时,剪力为正;剪力为正;反之反之为负。为负。+_二、弯曲内力的正负号规定二、弯曲内力的正负号规定: : 剪力剪力:左上右下:左上右下为正;为正;反之反之为负为负M(+)M(+)M()M() 截面上的弯矩使得梁呈截
7、面上的弯矩使得梁呈凹形凹形为为正;正;反之反之为负。为负。 左顺右逆左顺右逆为正;为正;反之反之为负为负FAyFNFSMFByFNFSM解:解:1. 确定支反力确定支反力FAyFBy 0yFFFFByAy2 0AMaFFaaFBy233FFBy35FFAy2. 用截面法研究内力用截面法研究内力FAyFSEME 0yF352FFFSE0OM233522aFMaFE3FFSE23FaME例例FAyFByFByFAyFSEMEO3FFBy35FFAy分析右段得到:分析右段得到:FSEMEO 0yF0BySEFF3FFFBySE 0oMFaaFMByE2323FaMEFAyFBy3FFBy35FFAy
8、 截面上的剪力等于截截面上的剪力等于截面任一侧外力的代数和。面任一侧外力的代数和。FAyFSE35FFSE2FFSEF23FFAyFBy3FFBy35FFAy截面上的弯矩等于截面任一侧截面上的弯矩等于截面任一侧外力对外力对截面形心截面形心力矩的代力矩的代数和。数和。MEFAy2335aFME22aF Fa232FME1.2kN/m0.8kNAB1.5m 1.5m3m2m1.5m1122 例例 :梁梁1-11-1、2-22-2截面处的内力。截面处的内力。解解:(:(1)确定支座反力)确定支座反力RARB032 . 18 . 0, 0BAyRRF)(9 . 2),(5 . 1kNRkNRBA8 .
9、 01AsRF(2) 1-1(2) 1-1截面左段右侧截面截面左段右侧截面:065 . 48 . 05 . 132 . 1, 0ABRM5 . 08 . 021ARM8 . 05 . 1)(7 . 0kN5 . 08 . 025 . 1)(6 . 2mkN 2-22-2截面右段左侧截面:截面右段左侧截面:9 . 25 . 12 . 12sF)( 1 . 1kN75. 05 . 12 . 15 . 12BRM75. 05 . 12 . 15 . 19 . 2)(0 . 3mkNRA1sF1M8 . 02sF2MBRq 8/2qlq悬臂梁受均布载荷作用。悬臂梁受均布载荷作用。试写出剪力和弯矩方程,
10、并试写出剪力和弯矩方程,并画出剪力画出剪力图图和弯矩和弯矩图。图。解:解:任选一截面任选一截面x x ,写出,写出剪力和弯矩方程剪力和弯矩方程x lxqxxFS0 lxqxxM02/2依方程画出剪力依方程画出剪力图图和弯矩和弯矩图图FSxMxql2/2qll由剪力由剪力图、弯矩图可见。最图、弯矩图可见。最大剪力和弯矩分别为大剪力和弯矩分别为qlFSmax2/2maxqlM例题例题qx xM xFS剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图剪力方程和弯矩方程剪力方程和弯矩方程: 注意注意: 不能用一个函数表达的要分段,分段点为:不能用一个函数表达的要分段,分段点为:集中力作用点、集中力偶作用点、分布力的
11、起点、终集中力作用点、集中力偶作用点、分布力的起点、终点。点。)(SSxFF 剪力方程剪力方程)(xMM 弯矩方程弯矩方程反映梁的横截面上的剪力和弯矩随截面位置变化的函数式反映梁的横截面上的剪力和弯矩随截面位置变化的函数式 显示剪力和弯矩随截面位移的变化规律的图形则分别称显示剪力和弯矩随截面位移的变化规律的图形则分别称为为剪力图剪力图和和弯矩图弯矩图。 BAlFAYFBY图示简支梁图示简支梁C C点受集中力作用。点受集中力作用。试写出剪力和弯矩方程,并画试写出剪力和弯矩方程,并画出剪力图和弯矩图。出剪力图和弯矩图。解:解:1 1确定约束力确定约束力00,BAMMF FAyAyFb/l F FB
12、yByFa/l2 2写出剪力和弯矩方程写出剪力和弯矩方程x2FSxMxlFb/lFa/lFab/x1AC axlFbxFS110/ axlFbxxM1110/CB lxalFaxFS22/ lxalxlFaxM222/3. 3. 依方程画出剪力图和弯矩图。依方程画出剪力图和弯矩图。CFab例题例题* 在 集中力F 作用处,剪力图有突变,突变值为集中力的大小;弯矩图有转折 BAl图示简支梁图示简支梁C C点受集中力偶作用。点受集中力偶作用。试写出剪力和弯矩方程,并画试写出剪力和弯矩方程,并画出剪力图和弯矩图。出剪力图和弯矩图。解:解:1 1确定约束力确定约束力00,BAMMFAyM / l FB
13、y -M / l2 2写出剪力和弯矩方程写出剪力和弯矩方程x2lMa/x1AC axlMxFS110/ axlMxxM1110/CBbxlMxFS220/bxlMxxM2220/3. 3. 依方程画出依方程画出剪力图和弯矩图。剪力图和弯矩图。lM /lMb/CMab例题例题* 集中力偶作用点处剪力图无影响,弯矩图有突变,突变值的大小等于集中力偶的大小。 32/32ql32/32qlBAl简支梁受均布载荷作用简支梁受均布载荷作用试写出剪力和弯矩方程,并试写出剪力和弯矩方程,并画画出剪力出剪力图图和弯矩和弯矩图。图。解:解:1 1确定约束力确定约束力00,BAMMFAy FBy ql/22 2写出
14、剪力和弯矩方程写出剪力和弯矩方程yxCx lxqxqlxFS02/ lxqxqlxxM02/2/23.3.依方程画出剪力图和弯矩图。依方程画出剪力图和弯矩图。FSxMx2/ql2/ql8/2ql 例题例题* 载荷对称、结构对称则剪力图反对称,弯矩图对称* 剪力为零的截面弯矩有极值。解解:1、支反力2、写出内力方程),(2)(:1kNFxFACAYs1kN/m2kNABC D1m1m2mx1x3x2FAYFBY)( 2);( 20432121, 00212, 0kNFkNFFMFFYBYAYAYBBYAY 例例 画出梁的内力图。),.(2)(111mkNxxFxMAY, 0222)(:2AYsF
15、xFCD,21)(:333xxFxFBCBYs),.(2) 1(2)(222mkNxxFxMAY,2221)(2333333xxxxxFxMBY3、根据方程画内力图1kN/m2kNABC DFAYFBYFs(x)x2kN2kN)20(22)()20(2)(:)21 (2)()21 (0)(:) 10(2)() 10(, 2)(:32333333222211111xxxxMxxxFBCxxMxxFCDxxxMxxFACsss,2kN.m2kN.mM(x)10-4 10-4 剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用一、一、 剪力、弯矩与分布荷载间的关系剪力、弯矩与分布荷
16、载间的关系1 1、支反力:、支反力:2qlFFBYAYLqFAyFBy2 2、内力方程、内力方程qxqlxFs21)()0(lx 22121)(qxqlxxM)0(lx 3 3、讨论如下、讨论如下qxqldxxdM21)(qdxxdFs)(x),(xFs)(xqsFMARA对对dx 段进行平衡分析,有:段进行平衡分析,有:0)(d)(d)()(0 xFxFxxqxFFsssy)(dd)(sxFxxqdxxq(x)q(x)M(x)+d M(x)Fs(x)+dFs (x)Fs(x)M(x)dxAy xqxxFdds 剪力图上某点处的切线剪力图上某点处的切线斜率等于该点处荷载集度的大斜率等于该点处荷
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