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南京航空航天大学结构力学课后习题答案第2章
第二章 薄板的弯曲
(习题解答)
2-1 写出2-1图所示矩形薄板的边界条件。OA为简支边,并作用有分布的弯矩。BC边为固支边,OC边为简支边。AB边为自由边。
解:OA边:
OC边:
BC边:
AB边:
2-2 如图2-2所示,矩形薄板OA边和OC边为简支边,AB和BC为自由边,在点B受向下的横向集中力P。试证可作为该薄板的解答,并确定常数、内力及边界处反力。
解:满足平衡微分方程
OC边上:
OA边上:
AB边上:
BC边上:
在B点上:
所以
;;
;;
2-3 如图2-3所示,半椭圆形薄板,直线边界为简支边,曲线边界为固支边,承受横向载荷。试证可作为解答,求出常数,最大挠度和点的弯矩。
解:
(1)
将(1)式代入薄板的挠度方程
即
求最大挠度:
根据对称性可知最大挠度必在上,代入下式
则有
(2)
由(2)式可解出
即
显然在处使得取最大值为
根据公式弯矩
而
由
及对称性,可知在处
其中。
而在点,即处的值为
2-4 有一矩形薄板,边长为a和b。若其挠度函数为,求该薄板受什么样的载荷和边界的支持条件。
解:
;
;
;;
;;
由
时:;不是固支边,是简支边
时:;不是固支边,是简支边
时:;不是固支边,是简支边
时:;不是固支边,是简支边
2-5 四边简支正方形薄板,边长为a,在板中点受横向载荷P,试求最大挠度。
解:具体求解过程参照教材。针对边长为a的四边简支正方形薄板在板中点受横向载荷P。最大挠度为
精度取决于取多小项。
当取时,最大挠度为
2-6四边简支矩形薄板,边长为a和b,受横向分布载荷,试证挠度函数是该板的解。并求最大挠度、最大弯矩及其位置。
解:挠度函数满足四边简支的边界条件。即
在处,
在处,
由于
所以
则挠度函数为
在处,挠度取得最大值
弯矩
在处,弯矩取得最大值
2-7 如图2-7,四边简支矩形薄板上作用有三角形分布载荷,即 试用双重三角级数方法求挠度函数。
解:薄板弯曲的基本微分方程为
(1)
边界条件是
(2)
挠度用双重三角级数表示为
(3)
其中m和n是任意整数,为待定系数。显然,(3)式满足(2)式所述的全部边界条件。
将(3)式代入(1)式,得
(4)
为了求出系数,必须先将(4)式右端的载荷展开成与左端同样的双重三角级数形式
(5)
先求出系数。将(5)式的左右两端都乘以,其中为任意正整数。然后对x积分,积分限从0到a,并注意
得到
再将上式两端都乘以,其中j也是任意正整数。然后对y积分,积分限从0到b,得到
因为是任意整数,故可以改写为。所以从上式可得
(6)
将(5)式代入(4)式,得
两个相同的级数要相等,必须使相应项的系数都相等,从而得
(7)
将代入上式。
(8)
将(8)式代入(7)式得到系数
(9)
将(9)式代入(3)式得到挠度函数
2-8 已知圆形薄板的挠度方程为
式中a是板的半径,C是常数。试确定该挠度方程对应于怎样的边界条件和什么样的载荷?并求出板的弯矩方程式。
解:因为挠度方程只是关于的函数,故该圆形薄板的弯曲是轴对称弯曲。
(1)
(2)
(3)
(4)
由(1)式、(4)式知道该挠度方程所对应的圆形薄板的边界条件为简支边。
轴对称圆形薄板弯曲的基本微分方程为
圆板的弯矩表达式
2-9 半径为a的圆形薄板,周边简支,在中心受集中载荷P,试求薄板的挠度和内力。
解:根据轴对称圆形薄板弯曲的特点,设挠度表达式为
(1)
根据边界条件:
在处
(2)
集中载荷P可化为分布载荷
(3)
将(2)式、(3)式代入(1)式得
(4)
在r=a处
即
(5)
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