【材力】8弯曲应力.ppt

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Ⅲ. 合理设计梁的外形-----等强度、变截面梁 可将梁的截面高度设计成考虑各截面弯矩大小变化的变截面梁;若使梁的各横截面上的最大正应力都相等,并均达到材料的许用应力,则这种变截面梁称为等强度梁。 最好是等强度梁,即 P x 本讲结束 同学们再见 梁的强度条件 解:?画内力图求危面内力 例 矩形(b?h=0.12m?0.18m)截面木梁如图,[?]=7MPa,[?]=0. 9 M Pa,试求最大正应力和最大剪应力之比,并校核梁的强度。 q=3.6kN/m x M + A B L=3m Q – + x §9-5 梁的强度条件 ?求最大应力并校核强度 ?应力之比 q=3.6kN/m x M + Q – + x y1 y2 G A1 A2 A3 A4 解:?画弯矩图并求危面内力 例3 T 字形截面的铸铁梁受力如图,铸铁的[?L]=30MPa,[?y]=60 MPa,其截面形心位于C点,y1=52mm, y2=88mm, Iz=763cm4 ,试校核此梁的强度。并说明T字梁怎样放置更合理? ?画危面应力分布图,找危险点 P1=9kN 1m 1m 1m P2=4kN A B C D x 2.5kNm -4kNm M ?校核强度 ?T字头在上面合理。 y1 y2 G A1 A2 A3 A4 x 2.5kNm -4kNm M y1 y2 G A3 A4 梁在荷载作用下,必须同时满足正应力强度条件和切应力强度条件。在选择梁的截面尺寸时,通常先按正应力强度条件定出截面尺寸,再按切应力强度条件校核。 图a所示梁,其既有剪力又有弯矩的横截面m-m上任意点G和H处于如图h及图i所示的平面应力状态(state of plane stress)。 需要指出,对于工字钢梁如果同一横截面上的弯矩和剪力都是最大的(图a,b,c)(或分别接近各自的最大值) 则该截面上腹板与翼缘交界点处由于正应力和切应力均相当大 (图d),因此处于平面应力状态(图e)。这样的点必须进行强度校核。 但要注意,这时不能分别按正应力和切应力进行强度校核,而必须考虑两种应力的共同作用,按后面的强度理论进行校核。 此外,在最大弯矩所在横截面上还有剪力的情况,工字钢翼缘上存在平行于翼缘横截面边长的切应力,因此最大弯曲正应力所在点处也还有切应力,这些点事实上处于平面应力状态,只是在工程计算中对于它们通常仍应用按单轴应力状态建立的强度条件。 s s 例题 一简易吊车的示意图如图a所示,起重量P=30 kN,跨长 l=5 m。吊车大梁由20a号工字钢制成,许用弯曲正应力[s]=170 MPa,许用切应力[t]=100 MPa。试校核梁的强度。 P 解:吊车梁可简化为简支梁(图b)。 (c) (b) P (b) P 1、校核正应力强度 荷载移至跨中处(图b)时梁的横截面上的最大弯矩比荷载在任何其它位置都要大。荷载在此最不利荷载位置时的弯矩图如图c所示, 由型钢规格表查得20a号工字钢的弯曲截面系数为 。荷载在对应于弯矩的最不利荷载位置时的最大弯曲正应力为 其值小于许用弯曲正应力[s]=170 MPa。满足正应力强度条件。 (c) 如果把吊车梁的自重 考虑在内,则 而smax=162 MPa,即仍满足正应力强度条件。 2、校核切应力强度。 荷载移至紧靠支座A处(如图)时梁的横截面上的最大剪力比荷载在任何其它位置时都要大。此时的约束力FA≈P,相应的剪力图如图。 P 对于20a号钢,由型钢规格表查得: 于是有 其值小于许用切应力[t]=100 MPa。满足切应力强度条件。 P 如果把吊车梁的自重考虑在内,则 以上强度校核中未计及荷载在跨中C处时,跨中偏左和偏右截面上同时存在最大弯矩和最大剪力而需对工字钢腹板与翼缘交界处进行的计算。 从而tmax=25.5 MPa,仍满足切应力强度条件。 本讲结束(6-1,6-5,6-10,6-17) 同学们再见 *开口薄壁梁的弯曲中心 提高梁弯曲强度的措施 其它 第6章 弯曲应力(3) 横力弯曲时,梁的横截面上不仅有正应力还有剪应力。对于有对称截面的梁,当外力作用在形心主惯性平面内时,剪应力的合力,即剪力作用线通过形心,梁发生平面弯曲。对于非对称截面(特别是薄壁截面)梁,横向外力即使作用在形心主惯性平面内,剪应力的合力作用线并不一定通过截面形心。此时,梁不仅发生弯曲变形,而且还将产生扭转,如下页图所示。只有当横向力作用在截面上某一特定点时,该梁才只产生弯曲而无扭转,如图所示。这一特定点A称为弯曲中心或剪切中心,简称弯心。 一、§6-3 开口薄壁截面梁的弯曲中心   所以弯曲中心是平面弯

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