现在我们将开始一个新的话题,即借助本文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,但是如果有任何问题,我们可以在这篇文章下面的评论框中讨论。
让我们考虑一个结构构件,如矩形截面梁,我们可以选择任意截面形式的梁,但我们这里考虑的是后面的梁为矩形截面。
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,让我们首先找出作用于受纯弯曲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,让我们首先找出作用于受纯弯曲的梁的一层上的弯曲应力的表达式。
弯曲应力
假设后续梁PQ是水平的,并在其两端即P端和Q端被支撑,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作用于简支水平梁PQ上时,PQ梁将以曲线形式弯曲,我们在上图中尝试展示了PQ梁由于荷载W而弯曲的情况。
现在我们从上面的图中得到以下信息。
AB和CD:在考虑的梁的一部分的两个垂直截面
N.A:中性轴,在上图中显示
EF:中性轴上的层
dx = AB段和CD段之间梁的长度
让我们考虑距离中性层EF y处的一层GH。我们可以看到中性层的长度和GH的长度相等,等于dx。
中性层原始长度EF =层原始长度GH = dx
AB和CD部分现在变成A' b '和C' d '
类似地,GH层现在会变成G' h '我们可以看到GH层的长度现在会增加现在会变成G' h '
中性层EF现在将是E' f ',但正如我们在学习期间讨论的各种
假设在简单弯曲理论中,中性层EF的长度不会改变。
假设在简单弯曲理论中,中性层EF的长度不会改变。
中性层长度EF = E' f ' = dx
如图所示,A' b '和C' d '在中心O处相遇
中性层E' f '的半径为R,如图所示
如图所示,A' b '和C' d '在中心O处的夹角为θ
G' h '层到中性层E' f '的距离为y,如图所示
中性层的长度E' f ' = R x θ
层的原始长度GH =中性层的长度EF =中性层的长度E' f ' = R x θ
层长G' h ' = (R + y) x θ
如上所述,由于梁的弯曲作用,层GH的长度将会增加,因此,我们可以在这里写出以下方程,以保证由于梁的弯曲作用,层GH长度的变化值。
层GH的长度变化=层G' h '的长度-层GH的原始长度
层长变化GH = (R + y) x θ - rx θ
层长变化GH = y x θ
GH层长度中的应变= GH层长度的变化/ GH层的原始长度
层长应变GH = y x θ/ R x θ
层长应变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的值为零,因此在中性轴处,梁的层内没有应变。
让我们回顾一下胡克定律的概念
应力= e
应变=应力/E
应变=σ/ E
E在哪里的材料的弹性模量
让我们考虑上面的方程,把应变值放在上面,我们有下面的方程。
σ/ E = y / R
σ= (y/R) x E
由上式可知,作用在梁层上的应力方向上与梁层到中性轴的距离y成正比。
阻力矩
正如我们所讨论的,当梁受到纯弯曲时,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,会有力作用在梁的层上,因此,在中性轴上也会有力矩。
这些力在中性轴上的总力矩将被称为该截面的力矩。
让我们假设一条厚度为dy、面积为dA、距离中性轴y的带,如上图所示。
让我们确定由于弯曲应力作用在层上的力,我们将有下列方程
dF = σ x dA
让我们确定这一层关于中性轴dM的力矩
dM = dF x y
dM = σ x dA x y
dM = (E/R) x y x dA x y
dM = (E/R) x y2达
通过对上述方程积分,可以得到围绕中性轴的梁截面上的总弯矩,也称为阻力弯矩
我们将在下一篇文章中讨论材料强度类别中的另一个主题。
参考:
材料强度,由R. K. Bansal
图片由:谷歌
倪aaya
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