8材料力学 第八章叠加法求变形(3,4,5).ppt

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8材料力学 第八章叠加法求变形(3,4,5)

(1) 支座不均匀沉陷的影响 图a所示一次超静定梁,在荷载作用下三个支座若发生沉陷?A 、?B 、?C,而沉陷后的支点A1 、B1 、C1不在同一直线上时(即沉陷不均匀时),支座约束力和梁的内力将不同于支座均匀沉陷时的值。 现按如图a中所示各支点沉陷?B ?C ?A的情况进行分析。此时,支座B相对于支座A 、C 沉陷后的点A1 、C1 的连线有位移 于是,如以支座B1作为“多余”约束,以约束力FB为“多余”未知力,则作为基本静定系的简支梁A1C1(参见图b)在荷载 q 和“多余”未知力FB共同作用下应满足的位移相容条件就是 于是得补充方程 由此解得 其中的wB按叠加原理有(参见图c、d): 再由静力平衡方程可得 (2) 梁的上,下表面温度差异的影响 图a所示两端固定的梁AB在温度为 t0 时安装就位,其后,由于梁的顶面温度升高至 t1,底面温度升高至 t2,且 t2t1,从而产生约束力如图中所示。 由于未知的约束力有6个,而独立的平衡方程只有3个,故为三次超静定问题。 l 现将右边的固定端B处的3个约束作为“多余”约束,则解除“多余”约束后的基本静定系为左端固定的悬臂梁。 它在上,下表面有温差的情况下,右端产生转角qBt和挠度wBt(见图c)以及轴向位移?Bt。 如果忽略“多余”未知力FBx对挠度和转角的影响,则由上,下表面温差和“多余”未知力共同引起的位移符合下列相容条件时,图b所示的悬臂梁就是原超静定梁的相当系统: 式中一些符号的意义见图c、d、e。 现在先来求qBt和wBt与梁的上,下表面温差(t2- t1)之间的物理关系。 从上面所示的图a中取出的微段dx, 当其下表面和上表面的温度由t0分别升高至t2和t1时,右侧截面相对于左侧截面的转角dq 由图b可知为 上式中的负号用以表示图a所示坐标系中该转角 dq 为负。 将此式积分,并利用边界条件 得 根据上式可知,该悬臂梁因温度影响而弯曲的挠曲线微分方程为 从而有 至于温差引起轴向位移DBt则为 位移相容条件表达式中由“多余”未知力引起的位移所对应的物理关系显然为 位移相容条件 已得出的物理关系 将以上所有物理关系代入三个位移相容条件的表达式即可解得 谢 谢 大 家 ! * [P]=48EI/(500l^2)=7.11 kN SSmax=Pl/(4W)=6MPa * RB=3qa/16 故20a号槽钢满足切应力强度条件。 于是 例题 5-7 3. 校核梁的刚度条件 如图a,跨中点C处的挠度为梁的最大挠度wmax。由叠加原理可得 例题 5-7 梁的许可挠度为 由于 因此,所选用的槽钢满足刚度条件。 例题 5-7 四. 提高弯曲刚度的措施 影响梁弯曲变形的因素不仅与梁的支承和载荷情况有关,而且还与梁的材料、截面尺寸、形状和梁的跨度有关。所以,要想提高弯曲刚度,就应从上述各种因素入手。 一、增大梁的抗弯刚度EI; 二、减小跨度L或增加支承降低弯矩M; 三、改变加载方式和支承方式、位置等。 §8-5 梁的弯曲应变能 一.梁的弯曲应变能 1.纯弯曲: 2.横力弯曲: W 二.小结: 1、杆件变形能在数值上等于变形过程中外力所做的功。Vε=W 2、线弹性范围内,若外力从0缓慢的增加到最终值: 其中: P-----广义力 ?-----广义位移 拉、压: 扭转: 弯曲: [例8-12]试求图示悬臂梁的变形能,并利用功能原理求自由端B的挠度。 解: §8-4 用比较变形法解超静定梁 一. 静不定梁的基本概念 二.变形比较法解静不定梁 用多余反力代替多余约束,就得到一个形式上的静定梁,该梁称为原静不定梁的相当系统,又称静定基。 梁的约束个数多于独立静力平衡方程的个数。 解:将支座B看成多余约束,变形协调条件为: 三.用变形比较法解静不定梁的步骤 (1)选取基本静定结构(静定基如图),B端解除多余约束,代之以约束反力; (2)求静定基仅在原有外力作用下于解除约束处产生的位移; (4)比较两次计算的变形量,其值应该满足变形相容条件,建立方程求解。 (3)求仅在代替约束的约束反力作用下于解除约束处的位移; §6-4 简单超静定梁 Ⅰ.超静定梁的解法 解超静定梁的基本思路与解拉压超静定问题相同。求解图a所示一次超静定梁时可以铰支座B为“多余”约束,以约束力FB为“多余”未知力。解除“多余”约束后的基本静定系为A端固定的悬臂梁。 基本静定系 基本静定系在原有均布荷载q和“多余”未知力FB作用下(图b)当满足位移相容条件(参见图c、d) 时该系统即为原超静定梁的相当系统。 若该梁为等截面梁,根据位移相

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