中国矿业大学材料力学C精选题7 - 弯曲变形(2)

2020-04-18 06:49

Kl3 x=l, M=0, A??

12K4Kl3x EIw???M(x)?x?1212K5Kl32x?x?C EIw??6024K6Kl33x?x?Cx?D EIw?36072 x=0, w=0, D=0

4Kl5 x=l, w=0, C??

360 w??K(x6?5l3x3?4l5x)(↓) 360EI19. 弯曲刚度为EI的悬臂梁原有微小初曲率,其方程为y=Kx3。现在梁B端作用一集中力,如图示。当F力逐渐增加时,梁缓慢向下变形,靠近固定端的一段梁将与刚性水平面接触。若作用力为F,试求: (1)梁与水平面的接触长度; (2)梁B端与水平面的垂直距离。 解:(1) 受力前C处曲率 受力后C处曲率

AClBF1?6Ka,弯矩M(a)1 = 0 ?(a)11?0,弯矩M(a)2 = -F (l - a) ?(a)211??M(a)2?M(a)1 ?(a)2?(a)1?F(l?a)Fl ? a? EIF?6EIK ?6Ka??d2y?1????6K(a?x1),M(x1)1?0 (2) 同理, 受力前x1截面处 2???(x1)1?dx?x?a?x1d2y11 受力后x1截面处 ?,M(x1)2??F(b?x1) 2?(x1)2dx1d2y1?F(b?x1) ?6K(a?x)?12EIdx1Fbx12Fx3??Cx1?D 积分二次 y1?3Kax?Kx?2EI6EI2131 80

C=0, D=0 b?l?a? yB?y16EIKl

F?6EIKx1?b36(EIKl)3 ?2EI(F?6EIK)qAlB20. 图示弯曲刚度为EI的两端固定梁,其挠度方程为 qx4?Ax3?Bx2?Cx?D EIw??24式中A、B、C、D为积分常数。试根据边界条件确定常数A、B、C、D,并绘制梁的剪力FS、弯矩M图。 解:x = 0,w = 0,D = 0

qx3?3Ax2?2Bx?C EIw???6ql/2FSxql/2xql2/12ql2/12 x?0,w??0,C?0 EIw????FS(x)??qx?6A x?l,2FS?0,A?ql 12Mql2/24 x?l,ql2 w??0代入w?方程 B??245q0l421. 已知承受均布载荷q0的简支梁中点挠度为w?,则图示受三角形分布

384EI载荷作用梁中点C的挠度为wC= 。

5q0l4答:(↓)

768EIAClEIq0B22. 试用叠加法计算图示梁A点的挠度wA。

(F/2)a3F(a/2)3F(a/2)2a??解:wA? 3EI3EI2EI2FCEIaaAa/2FEIa/2B?13Fa(↓) 48EI323. 试求图示梁BC段中点的挠度。

1?(qa)a3qa(3a)3?5q(2a)4?解:w?? ????2?3EI3EI?384EI39qa4?(↓) 8EI

81

qEIAaB2aEICEI3aD24. 已知梁的弯曲刚度EI。试用叠加法求图示梁截面C的挠度wC。 解:

qqAEICl/2al/2B5ql4q(l?2a)l3q(l?2a)4q(l?2a)3?awC????EIA768EI96EI25696EIBEIaqa2(3l2?2a2) ?(↓) l/2l/296EI q/2q/2wC2 CC Cw C3=0wC1q/2q/2

q?l? FB???a?2?2? C|w |=|w | BC2q/2

q025. 已知梁的弯曲刚度EI为常数。试用叠加法求图示梁B截面的挠度和转角。

q0Aq0l3已知:?B?24EIBq0l4wB?30EI()(?)AlBl

q0l4q0l411q0l4??解: wB?(↓) 8EI30EI120EIq0l3q0l3q0l3?? ?B?() 6EI24EI8EI

26. 试用叠加法求图示简支梁跨度中点C的挠度。 解:

AFl/8FCl/4Fl/8BF/2l/4AEI→∞EIl/4Dl/4FCl/4EI→∞Bl/4l/4F/2l/4?F(l/2)3(Fl/8)(l/2)2??F(l/2)2(Fl/8)(l/2) wC???2????16EI?48EI16EI3EI???(Fl/8)(l/2)?l5Fl33Fl3l7Fl3???? ?(↓) ?6EI4768EI64EI4384EI?27. 试用叠加法求图示简支梁集中载荷作用点C的挠度。

AFCEIlBEI→∞Dl/2l/2 82

解:

wB1FBl31(F/4)l3Fl3??? wC?(↓) 443EI43EI48EI

CAwBw =C4l/2FDBl/2lwB

28. 已知简支梁在均布载荷作用下跨中的挠度为

5ql4wC?,用叠加法求图示梁中点C的挠度。

384EIAq05??q0/2?l45q0l4?解: wC?(↓)

384EI768EI

q0/22q0EICl/23q0/2Bl/2

CAABB Cw C2=0wC1 3q0/2l/2l/2l/2l/2

29. 弯曲刚度为EI的悬臂梁受载荷如图示,试用叠加法求A端的转角θA。

q0x4dx 解:d?A?2EIl2q04q0l3xdx? ?A??0()

10EI2EIl2

lx2q(x)?q02lBxlq0A30. 弯曲刚度为EI的等截面梁受载荷如图示,试用叠加法计算截面C的挠度wC。

5?(q1?q2)/2?l45(q1?q2)l4?解:wC?(↓)

384EI768EIq1Al/2Cq2Bl/2

31. 如图所示两个转子,重量分别为P1和P2,安装在刚度分别为EI1及EI2的两个轴上,支承轴是A、B、C、D四个轴承。B、C两轴承靠得极近以便于用轴套将此两轴连接在一起。如果四个轴承的高度相同,两根轴在B、C处连接时将出现“蹩劲”现象。为消除此现象可将A处轴承抬高,试求抬高的高度。

2P1?l12P2?l2解: ?B?, ?C?

16EI116EI2Al1/2P1A2Bl1/2Cl2/2P2l2/2D2P1l13P2?l2?l1 点A抬高的高度为 A?16EI116EI2B,C1D2?B?C

83

A132. 图示梁AB的左端固定,而右端铰支。梁的横截面高度为h,弯曲刚度为EI,线膨胀系数为?l,若梁在安装后,顶面温度为t1,底面温度为t2(t2>t1),试求此梁的约束力。

AT1T2Bld?d2w?l(t2?t1)??解:因温度变化而弯曲的挠曲线微分方程为 dxdx2h 由A处边界条件得 w? wBt??l(t2?t1)2hx2

?l(t2?t1)2hl2

而 wBFBFBl3? 3EI wBt?wBFB FB?3EI?l(t2?t1),MA?FBl

2hl33. 图示温度继电器中两种金属片粘结的组合梁,左端固定,右端自由。两种材料的弹性模量分别为E1与E2。线膨胀系数分别为?l1与?l2,并且?l1>?l2。试求温度升高t℃时在B端引起的挠度。 解:?l1>?l2,梁上凸下凹弯曲 平衡条件 FN1 = FN2 = FN M1 + M2 = FNh 变形协调 θ1 =θ2,

AE2?22lE1?11BbhhM1M2? E1E21N +ε1M +ε1t =ε2N +ε2M +ε2t

ε1 =ε2,即ε 得

FN1FMhM2h?1??l1t?N2???l2t E1A12E1I1E2A22E2I2bh3 其中 A1 = A2 = bh,I1 = I2 =

12 则 FN1 = FN2 =

(?l1??l2)tbhE1E2(E1?E2) 22E1?E2?14E1E2(?l1??l2)tbh2E12E2 M1 =2 2E1?E2?14E1E22(?l1??l2)tbh2E1E2 M2 =2 2E1?E2?14E1E2b(?l1??l2)tE1E2l2M1l2M2l2 故 wB? ??22E1I12E2I2h(E12?E2?14E1E2)

84


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