第七部分弯曲应力

1、第七部分 弯曲应力7.1预备知识一、基本概念1、二、重点与难点1、2、3、三、解题方法要点1、2、7.2典型题解一、计算题 长为的矩形截面梁，在自由端作用一集中力F，已知h=0.18m，b=0.12m,y=0.06m,=2m,F=1.5kN，求C截面上K点的正应力。AACBFlazbyKhh解：先算出C截面上的弯矩截面对中性轴（即水平对称轴）的惯性矩为将、及y代入正应力公式（77）。代入时，、y均不考虑正负号而以绝对值代入，则C截面的弯矩为负，K点位于中性轴上边，所以K点的应力为拉应力。 在我国法定计量单位制中，应力的单位为Pa在计算梁的正应力时，弯矩用N.m、y用m、惯性矩用m4，则算得的应

2、力单位即为Pa。二、计算题 一矩形珙面的简支木梁，梁上作用有均布荷载，已知：=4m，b=140mm,h=210mm,q=2kN/m，弯曲时木木材的许用正应力=10MPa，试校核该梁的强度。M图lABbhq解：梁中的最大正应力发生在跨中弯矩最大的截面上，最大弯矩为弯曲截面系数为 最大正应力为所以满足强度要求。二、计算题 就计算题一，求梁能承受的最大荷载（即求）。解：根据强度条件，梁能承受的最大弯矩为跨中最大弯矩与荷载q的关系为 所以 从而得即梁能承受的最大荷载为。 上面是根据强度条件求最大荷载的一般方法。对此例来说，在例72中，已求得在时的最大正应力，根据应力与荷载成正比（在弹性范围内），最大荷

3、载也可通过下式求得，即则三、计算题 简支梁上作用两个集中力，已知：=6m，F1=15kN，F2=21kN，如果梁采用热轧普通工字钢，钢的许用应力=170MPa，试选择工字钢的型号。ABF1F2M图解：先画出弯矩图，最大弯矩发生在F2作用截面上，其值为38kN.m。根据强度条件，梁所需的弯曲截面系数为根据算得的Wz值，在型钢表上查出与该值相近的型号，就是我们所需的型号。在附录的型钢表中，20a号工字钢的Wz值为237cm3，与算得的Wz值相近，故选取20a号工字钢。因20a号的Wz值大于按强度条件算得的Wz值，所以一定满足强度条件。如选取的工字钢的Wz值略小于按强度条件算得的Wz值时，则应再校核

4、一下强度，当不超过的5%时，还是可以用的，是工程中所允许的。四、计算题 T形截面铸铁梁的载荷和截面尺寸如图所示。铸铁的抗拉许应力，抗压许应力为。已知截面对形心轴z的惯性矩为Iz=763cm4，且。试校核梁的强度。解：由静力平衡方式程求出梁的支反力为RA=2.5kN，RB=10.5kN作弯矩图如图所示。最大正弯矩在截面C上，MC=2.5kNm。最大负弯矩在截面B上，MB=4kNm。ABRARBECD1m1m1mP1=9kNP2=4kNE120202080xzy1y2yEE截面My2y1截面C截面B（a）（b）（c）2.5kNm4kNmT形截面对中性轴不对称，同一截面上的最大拉应力和压应力并不相等

5、。计算最大应力时，应以y1和y2分别代入应力计算公式。在截面B上，弯矩是负的，最大拉应力发生于上边缘各点（图c），且最大压应力发生于下边缘各点，且 在截面C上，虽然弯矩MC的绝对值小于MB，但MC是正弯矩，最大拉应力发生于截面的下边缘各点，而这些点到中性轴的距离却比较远，因而就有可能发生比截面B还要大的拉应力 从所得结果可以看出，无论是最大拉应力还是最大压应力都未超过许用应力，强度条件是满足的。五、计算题 简支梁AB如图所示。梁上的载荷q=10kN/m，=200kN。材料的许用应力为。试选择适用的工字钢型号。解：计算梁的支反力。然后作剪力图和弯矩图，如图b和c所示。由弯矩图知。据弯曲正应力强度

6、条件有：lABRARBPPaaxq(a)20821021020888QQ(kN)4541.841.8M(b)(c)查型钢表，选用22a工字钢，其Wz=309cm3。现在校核梁的切应力。由表中查出Iz/Sz=18.9cm，腹板厚度d=0.75cm。由剪力图知。代入切应力强度条件超过很多，应重新选择更大的截面。现以25b工字钢进行试算。由表查出，Iz/S*z=21.3cm，=1cm。再次进行切应力强度校核因此，要同时满足正应力和切应力强度条件，应选取用型号为25b的工字钢。六、计算题一铁路枕木承受两个集中载荷P=2000kN，如图（a）所示，路基的反力q可假设均布在枕木的长度上。枕木横截面的尺寸为

7、b=300mm，h=250mm，设L=145mm，=50mm。（1）画出剪力图和弯矩图；（2）计算最大的弯曲正应力和剪应力。qbPPLh(a)187112912918716753.233.23Q（kN）M（kNm）（b）解：（1）画Q、M图，由静力平衡方程得均匀分布的路基反力 作Q、M图如图（b）,由图可知 （2）求和。 七、计算题 工字形钢梁，截面尺寸如图所示，已知Iz=1184cm2，材料容许应力=170MPa，梁长6m ，支座B的位置可以调节，试求：（1）最大容许载荷及支座B的位置；（2）在最大容许载荷q作用下，梁中横截面上的最大剪应力。（注：可用AB跨中截面弯矩代替）6mABCyzxq

8、70202010020c解：（1）应调节B支座位置，使梁中最大负弯矩和最大正弯矩数值相等 M中=则 解得 所以草药 中由梁的强度条件，即得 （2）由得 因而B左截面上剪力为最大， 讨论 在进行梁的设计时，应尽量使梁上最大拉应力和最大压应力同时达到许可数值。在本题中，梁的截面是对称的，所以应使梁上的最大正弯矩和最大负弯矩数值相等，以确定支座的位于置。梁上的最大弯曲正应力和梁上的最大弯曲剪应力不发生在同一截面上，也不在截面的同一点。7.3 练习题一、概念题1、是非判断题 试判断下列论述是否正确，正确的在括号内打“”，错误的打“”。 （1） 设某段梁承受正弯矩的作用，则靠近顶面和靠近底面的纵向纤维分

9、别是伸长的和缩短的。（ ） （2） 中性轴是梁的横截面与中性层的交线。梁发生平面弯曲时，其横截面绕中性轴旋转。 （ ） （3） 在非均质材料的等截面梁中，最大正应力不一定出现在的截面上。（ ） （4） 若梁的横截面具有两根对称轴，则横截面的形心和弯曲中心必位于该两对称轴的交点。 （ ） （5） 平面弯曲时，中性轴垂直于载荷作用面。（ ） （6） 等截面梁产生纯弯曲时，变形后横截面保持为平面，且其形状、大小均保持不变。（ ） （7） 梁产生纯弯曲时，过梁内任一点的任一截面上的剪应力都等于零。（ ） （8）梁在横向力作用下发生平面弯曲时，横截面上最大剪应力作用点的正应力不一定为零。（ ） （9）梁

10、在横向力作用下发生平面弯曲时，横截面上最大正应力作用点剪应力一定为零。（ ） （10） 受纯弯曲的梁发生平面弯曲时，外力偶作用平面可以不通过弯曲中心。（ ） （11）弯曲中心的位置与载荷的大小无关，与载荷的方向有关。（ ） （12）为了减小绕在圆筒上的钢丝的弯曲应力，必须加大钢丝直径。（ ）（13） 梁的横截面如图所示，其抗弯曲截面系数为 。 （ ）HBbhzy （14） 控制梁弯曲强度的主要因素是最大弯矩值。 （ ） （15） 横力弯曲时，横截面上的最大切应力不一定发生在截面的中性轴上。（ ） （16） 弯曲中心的位置只与截面的几何形状和尺寸有关而与载荷无关， （ ）2、填空题 (1) 应用

11、公式时，必须满足的两个条件是（ 各向同性的线弹性材料 ）和（ 小变形 ） （2） 梁的三种截面形状和尺寸如图所示，则其抗弯截面系数分别为（ ），（ ）和（ ）。HBbbHHhhBBzzz （3） 跨度较短的工字形截面梁，在横力弯曲条件下，危险点可能发生在（ 上下翼缘的最外侧 ）、（ 腹板的中点 ）和（ 翼缘和腹板的交接 ）处。 （4） 如图所示，直径为d的钢丝绕在直径为D的圆筒上。已知钢丝在弹性范围内工作，其弹性模量为E，则钢丝所受的弯矩为（ ）。Dd （5） 如图所示的矩形截面悬臂梁，其高为h、宽为b、长为l，则在其中性层的水平剪力 Q=（ ）yzFxQ3、 选择题 （1） 梁发生平面弯曲时

12、，其横截面绕（ C ）旋转。A 梁的轴线 B 截面对称轴 C 中性轴 D 截面形心 （2） 非对称的薄臂截面梁承受横向力时，若要求梁只发生平面弯曲而不发生扭转，则横向力作用的条件是（ D ）。A 作用面与形心主惯性平面重合 B 作用面与形心主惯性平面平行C 通过弯曲中心的任意平面； D 通过弯曲中心，平行于主惯性平面 （3） 如图所示，铸铁梁有（A），（B），（C）和（D）四种截面形状可以供选取择，根据正应力强度，采用（ C ）图的截面形状较合理。M(A)(B)(C)(D) (4) 如图所示的两铸铁梁，材料相同，承受相同的载荷F。则当F增大时，破坏的情况是（ C ）。（A）同时破坏； （B）（a