[工学]F弯曲应力.ppt

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[工学]F弯曲应力

梁的强度一般由其弯曲正应力控制,但有些情况需考虑梁的剪切强度,如: (1)梁的截面高度较大; (2)梁的跨度较小; (3)薄壁截面梁(如:工字形截面梁); (4)梁的弯矩较小而剪力较大; (5)梁由几部分经焊接、胶合等而成,其焊缝、胶合面处剪切强度; 1. 矩形截面梁 切应力分布假设: (1)截面上任点的切应力t 与剪力Fs平行; (2)切应力t 沿宽度 b 方向均匀分布。 Fs M(x) M(x) )+dM(x) b h (1) (2) (3) 由所取出部分的平衡 (1) (2) (3) 其中: Fs —— 截面上的剪力; Iz —— 整个截面对中性轴的惯性矩; b —— 截面在距中性轴 y 处的宽度; ——截面距中性轴 y 以外部分的面积对中性轴的静矩 矩形截面梁切应力计算公式的应用 对矩形截面: —— 矩形截面上任一点的切应力计算公式 2.工字形截面梁 腹板部分的切应力: 其中: 腹板 翼缘 ——腹板部分的切应力关于截面高度成抛物线分布 腹板 翼缘 即认为腹板部分的切应力近似均匀分布 翼缘部分的切应力: 分布复杂,而沿 y 轴方向的量很小,认为截面上剪力 Fs 都由腹板承担,且均匀分布。 腹板 翼缘 3.圆形截面梁 圆形截面梁的切应力假设: (1)弦上各点切应力作用线都交于同一点; (2)弦上各点切应力在 y 方向的分量ty相等,亦即假设ty 沿弦均匀分布。 二、弯曲切应力强度校核 说明: (1)梁的剪切强度一般只作校核计算,而不作为设计计算条件。 (a) 梁的截面高度较大,而梁的跨度较小; (b) 木材顺纹方向的剪切强度; (c) 薄壁截面梁(如:工字形截面梁); (d) 梁的弯矩较小而剪力较大; (e) 梁由几部分经焊接、胶合等而成,其焊缝、胶合面处剪切强度; (2)下列情况需用梁的剪切强度校核计算: 圆形截面梁受力如图所示。已知材料的许用应力[s]=160MPa,[t]=100MPa,试求最小直径dmin。 解: ? 例题 5-8 弯曲正应力强度条件: 由弯曲切应力强度条件: §5.5 提高弯曲强度的措施 控制梁弯曲强度的主要因素是弯曲正应力,即以 作为梁设计的主要依据,因此: 应使Mmax尽可能地小,使W尽可能地大。 一、合理安排梁的受力情况 1.合理布置梁的支座 2.合理设置载荷作用位置 A B l l/6 C P A B l l/2 C P A B l l/4 C l/4 M x M x M x A B l l/4 C l/4 P M x 3.加副梁 二、梁的合理截面 将梁的正应力强度条件改写为: 要取得较大的承载能力, 需增大抗弯截面系数W。 1.增大抗弯截面系数 W 的途径: (1) 增大截面面积A ; (2) 选择合理的截面形状。 合理、经济的截面形状应该:截面积较小而抗弯截面模量较大。 三、等强度梁的概念 梁各截面上的最大正应力都相等,且都等于许用应力,这种梁称为等强度梁。 车辆用叠板弹簧 * * * CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY 第五章 弯曲应力 内 力 应 力 第五章 弯曲应力 §5. 1 纯弯曲 CD段: 弯矩为常量,剪力为零。 这种弯曲称为纯弯曲。 AC、DB两段: 这种弯曲称为横力弯曲。 弯矩和剪力均不为零 一、纯弯曲 绕截面内的某轴转过一个角度 二、实验观察 纵向线段: 由直线变为曲线 a-a 线段缩短 b-b 线段伸长 横向线段: 直线仍保持直线 三、两个假设 (1)平面假设:梁的各个横截面在变形后仍保持为平面,并仍垂直于变形后的轴线,只是横截面绕某一轴旋转了一个角度。 (2)纵向纤维互不挤压假设,即单向拉压。 四、两个概念 中性层:梁中纤维即不伸长也不缩短的那层。 中性轴:中性层与横截面的交线。 梁弯曲变形时,横截面绕中性轴转动。 变形后: 变形前: 横截面变形后仍保持为平面,且仍与轴线垂直,γ=0 距中性层为 y 处纤维 的变形: §5. 2 纯弯曲时的正应力 1. 变形几何关系 的线应变为: (a) 2、物理关系—— 应力应变关系 由纵向纤维互不挤压假设,知各纵向纤维都单向受拉或受压,所以在弹性范围内有: 说明: 到这一步,我们可推知正应力σ随y 的变化规律,但还不能确定其值。 x (a) (b) (b) 3.静力关系 垂直于截面应力只可能合成为截面上三个内力: 轴力FN : 对y 轴的力偶矩My: 对z 轴的力偶矩Mz: M 由梁截面上三个内力与左边的外力平衡 (c) (d) (e) M 截面的中性轴过截面形心。 y 轴为对称轴时,上式自然成立。 (1) (2) M (3) M (a) (b)

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