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4-9(4-19) 图示吊车梁,吊车的每个轮子对梁的作用力都是F,试问: (1)吊车在什么位置时,梁内的弯矩最大?最大弯矩等于多少?
(2)吊车在什么位置时,梁的支座反力最大?最大支反力和最大剪力各等于多少?
解:梁的弯矩最大值发生在某一集中荷载作用处。
,得:
当 时,
当M极大时: ,
则 ,故,
故 为梁内发生最大弯矩的截面
故:
=
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4-10(4-21) 长度为250mm、截面尺寸为 两端外力偶的作用而弯成中心角为 求钢尺横截面上的最大正应力。
的圆弧。已知弹性模量
的薄钢尺,由于
。试
解:由中性层的曲率公式 式
及横截面上最大弯曲正应力公
得:
由几何关系得:
于是钢尺横截面上的最大正应力为:
4-11(4-25) 矩形截面的悬臂梁受集中力和集中力偶作用,如图所示。试求截
面m-m和固定端截面n-n上A,B,C,D四点处的正应力。
解:对m-m及n-n截面,都给以坐标系如图所示。于是有:
m-m截面及n-n截面的弯矩分别是:
横截面对z轴的惯性矩为:
因此,各点的正应力分别是:
,
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4-12(4-30) 图示一由16号工字钢制成的简支梁承受集中荷载F。在梁的截面C-C处下边缘上,用标距 mm的应变仪量得纵向伸长 mm。已知
梁的跨长 m, m,弹性模量 。试求F力的大小。
解:16号工字钢的弯曲截面系数是
。
易知: 。
;
;
由上得到: =
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4-13(4-31) 由两根28a号槽钢组成的简支梁受三个集中力作用,如图所示。已知该梁材料为Q235钢,其许用弯曲正应力 F。
。试求梁的许可荷载
解:由已知结构载荷对称,得图(a)。
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,
,
4-14(4-39) 一矩形截面简支梁由圆柱形木料锯成。已知
。试确定弯曲截面系数为最大时矩形截面的高宽比
木料的最小直径 。
,以及梁所需
解:由圆木锯成的矩形截面的抗弯截面模量为:
将 对 求导,并令 ,有:
因此当, 时,弯曲截面系数将取得极大值。
此时截面的高为:
所以截面的高宽比为:
当 时,求得: 为:
由题知梁AB的CD段处于纯弯曲状态,其 由弯曲正应力的强度条件,有:
于是,
由此可见,所需木材的最小直径为:
mm。
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4-15(4-47) 一悬臂梁长为900mm,在自由端受一集中力F的作用。梁由三块50mm×100mm的木板胶合而成,如图所示,图中z轴为中性轴。胶合缝的许用切应力 。试按胶合缝的切应力强度求许可荷载F,并求在此荷载作用下,梁的最大弯曲正应力。