现在我们要开始一个新的话题,即利用这篇文章,推导材料强度中纯弯曲的弯曲公式或弯曲方程。
为了便于理解,让我们一步一步来,如果有任何问题,我们可以在本文下方提供的评论框中讨论。
让我们考虑一个结构构件,如矩形截面的梁,我们可以为梁选择任何类型的截面,但我们在这里已经考虑了以下梁的矩形截面。
首先我们会发现弯曲应力的表达式在一层的梁受纯弯曲和aftre,我们将了解阻力矩的概念,一旦我们将这两个信息,我们可以很容易弯曲梁挠曲方程或公式。
因此,让我们首先找出受纯弯曲作用的梁的一层上的弯曲应力的表达式。
首先我们会发现弯曲应力的表达式在一层的梁受纯弯曲和aftre,我们将了解阻力矩的概念,一旦我们将这两个信息,我们可以很容易弯曲梁挠曲方程或公式。
因此,让我们首先找出受纯弯曲作用的梁的一层上的弯曲应力的表达式。
弯曲应力
让我们假设下面的梁PQ是水平的,并且在其两端即P端和Q端有支撑,因此我们可以说我们在这里考虑了简支梁的条件。
如上图所示,当荷载W作用在简支水平梁PQ上时,梁PQ将以曲线的形式弯曲,在上图中我们已经尝试说明了梁PQ在荷载W作用下的弯曲情况。
现在我们从上图中得到以下信息。
AB和CD:所考虑的梁部分的两个垂直截面
N.A:中性轴,如图所示
EF:中性轴层
dx = AB段和CD段之间的横梁长度
让我们考虑在中性层EF下面距离y的一层GH。我们可以看到中性层的长度和GH层的长度相等,是dx。
中性层原始长度EF =层原始长度GH = dx
AB和CD现在变成了A' b '和C' d '
同样的,图层GH现在是G' h '我们可以看到图层GH的长度现在会增加现在是G' h '
中性层EF现在将是E' f ',但正如我们在学习期间所讨论的各种
在简单弯曲理论假设下,中性层的长度EF不会改变。
在简单弯曲理论假设下,中性层的长度EF不会改变。
中性层长度EF = E' f ' = dx
如上图所示,A' b '和C' d '在O中心相遇
中性层E’f’的半径为R,如图所示
A' b '和C' d '在O中心所形成的角度是θ,如图所示
层G' h '与中性层E' f '的距离为y,如图所示
中性层长度E' f ' = R x θ
原始层长度GH =中性层长度EF =中性层长度E' f ' = R x θ
层长G' h ' = (R + y) x θ
正如我们在上面讨论过的,由于梁的弯曲作用,层GH的长度将增加,因此我们可以在这里写以下方程,以确保由于梁的弯曲作用,层GH的长度变化的值。
图层长度的变化GH =图层长度G' h '-图层原始长度GH
层长变化GH = (R + y) x θ - R x θ
层长变化GH = y x θ
应变在层长GH =变化层长GH/原层长GH
应变在层长GH = y x θ/ R x θ
应变层的长度GH = y/R
正如我们可以看到,应变将定向层的距离y即距离成正比的中性层或中性轴,因此我们将用于底边或对板面层梁层的梁,将会有更多的应变层的梁。
在中性轴处,y值将为零,因此中性轴处的梁层将没有应变。
让我们回顾一下胡克定律的概念
E.应变
应变=应力/E
应变=σ/ E
E在哪里的材料的杨氏弹性模量
让我们考虑上面的方程,并把应变的值放在上面,我们将有如下的方程,如这里所述。
σ/ E = y / R
σ= (y/R) x E
由上式可知,作用在梁层上的应力与梁层到中性轴的距离y成方向正比。
阻力矩
正如我们已经讨论过的,当梁将受到纯弯曲时,中性轴以上的层将受到压应力,中性轴以下的层将受到拉应力。
因此,由于这些应力,将有力作用在梁的各层上,因此,这些力也将有力矩围绕中性轴。
对于某一截面,这些力围绕中性轴的总力矩称为该截面的阻力力矩。
让我们假设一条厚度为dy,面积为dA的长条与中性轴的距离为y,如图所示。
让我们确定由于弯曲应力作用在层上的力,我们将得到下列方程
dF = σ xda
让我们确定这一层的力矩关于中立轴,dM在这里提到
dM = dF x y
dM = σ x dA x y
(E/R) x y x dA x y
(E/R) x y2达
绕中性轴的梁截面上的总力矩,也称为阻力力矩,可以通过对上述方程积分得到,我们将得到
在下一篇文章中,我们将讨论材料强度类别中的另一个话题。
参考:
材料强度,r.k. Bansal著
图片由:谷歌
倪aaya
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