弯曲应力计算公式

第5章 弯 曲 应 力 习题

(1) 如图5.18所示吊车梁，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？ (2) 如图5.19所示一由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s=20mm的应变仪量得纵向伸长?s=0.008mm。已知梁的跨长l=1.5m，a =1m，弹性模量E=210GPa。试求F力的大小。

图5.18 习题(1)图 图5.19 习题(2)图

(3) 由两根28a号槽钢组成的简支梁受三个集中力作用，如图5.20所示。已知该梁材料为Q235钢，其许用弯曲正应力[?]=170MPa。试求梁的许可荷载[F]。

图5.20 习题(3)图

(4) 简支梁的荷载情况及尺寸如图5.21所示，试求梁的下边缘的总伸长。

图5.21 习题(4)图

(5) 一简支木梁受力如图5.22所示，荷载F=5kN，距离a=0.7m，材料的许用弯曲正应力[?]=10MPa，横截面为

h=3的矩形。试按正应力强度条件确定梁横截面的尺寸。 b

图5.22 习题(5)图

(6) 如图5.2

地应力计算公式

（一）、井中应力场的计算及其应用研究（秦绪英，陈有明，陆黄生 2003年6月） 主应力计算

根据泊松比?、地层孔隙压力贡献系数V、孔隙压力P0及密度测井值?b可以计算三个主应力值：

????H???A???v?VP0??VP0

?1???????h???B???v?VP0??VP0

?1???H?v???b?dh

0相关系数计算：

应用密度声波全波测井资料的纵波、横波时差（?tp、?ts）及测井的泥质含量Vsh可以计算泊松比?、地层孔隙压力贡献系数V、岩石弹性模量E及岩石抗拉强度ST。 ① 泊松比

??0.5?ts2??t2p2(?t??t)2s2p

2?b?ts2(3?ts2?4?tp)② 地层孔隙压力贡献系数 V?1? 222?m(?tms??tmp)22?b3?ts?4?tp③ 岩石弹性模量 E??t2s??t??t22s2p

④ 岩石抗拉强度 ST?a??b?(3?ts?4?tp)?[b?E?(1?Vsh)?c?E?Vsh]

注：?,?m,?tms,?tmp分别为密度测井值，地层骨架密度，横波时差和纵波时差值。a,b,c为地区试验常数。 其它参数

不同地区岩石抗

4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）

b）

c）

（ （

（d）

=

（e）

f）

（（g）

（h）

=

返回

4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 解：（a）

（b）

时

时

（c）

时

时

（d）

（e）

时，

返回

4-7(4-15) 试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

返回

4-8(4-18) 圆弧形曲杆受力如图所示。已知曲杆轴线的半径为R，试写出任意横截面C上剪力、弯矩和轴力的表达式（表示成 角的函数），并作曲杆的剪力图、弯矩图和轴力图。

解：（a）

（b）

返回

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：

=

返回

4-10(4-21) 长度

4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）

b）

c）

（ （

（d）

=

（e）

f）

（（g）

（h）

=

返回

4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 解：（a）

（b）

时

时

（c）

时

时

（d）

（e）

时，

时，

（f）AB段：

BC段：

（g）AB段内：

BC段内：

（h）AB段内：

返回

4-3(4-3) 试利用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

BC段内：

CD段内：

返回

4-4(4-4) 试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。

返回

4-5(4-6) 已知简支梁的剪力图如图所示。试作梁的弯矩图和荷载图。已知梁上没有集中力偶作用。 返回

4-6(4-7) 试根据图示简支梁的弯矩图作出梁的剪力图与荷载图。

返回

4-7(4-15) 试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

返回

4-8(4-18) 圆弧

4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）

b）

c）

（ （

（d）

=

（e）

f）

（（g）

（h）

=

返回

4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 解：（a）

（b）

时

时

（c）

时

时

（d）

（e）

时，

时，

（f）AB段：

BC段：

（g）AB段内：

BC段内：

（h）AB段内：

返回

4-3(4-3) 试利用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

BC段内：

CD段内：

返回

4-4(4-4) 试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。

返回

4-5(4-6) 已知简支梁的剪力图如图所示。试作梁的弯矩图和荷载图。已知梁上没有集中力偶作用。 返回

4-6(4-7) 试根据图示简支梁的弯矩图作出梁的剪力图与荷载图。

返回

4-7(4-15) 试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

返回

4-8(4-18) 圆弧

第五章 弯曲应力

内容提要

一、梁的正应力

Ⅰ、纯弯曲和横力弯曲

纯弯曲：梁横截面上的剪力为零，弯矩为常量，这种弯曲称为纯弯曲。

横力弯曲：梁横截面上同时有剪力和弯矩，且弯矩为横截面位置x的函数，这种弯曲称为横力弯曲。

Ⅱ、纯弯曲梁正应力的分析方法：

1. 观察表面变形情况，作出平面假设，由此导出变形的几何方程；

2. 在线弹性范围内，利用胡克定律，得到正应力的分布规律； 3. 由静力学关系得出正应力公式。 Ⅲ、中性层和中性轴

中性层：梁变形时，其中间有一层纵向线段的长度不变，这一层称为中性层。

中性轴：中性层和横截面的交线称为中性轴，梁发生弯曲变形时横截面就是绕中性轴转动的，在线弹性范围内，中性轴通过横截面的形心。

中性层的曲率，平面弯曲时中性层的曲率为

M?x?1 (5-1) ???x?EIz式中：??x?为变形后中性层的曲率半径，M?x?为弯矩，EIz为梁的弯曲刚度。(5-1)式表示梁弯曲变形的程度。

Ⅳ、梁的正应力公式

1. 横截面上任一点的正应力为

??My (5-2) Iz正应力的大小与该点

stress intensity （应力强度），是由第三强度理论得到的当量应力，其值为第一主应力减去第三主应力。Von Mises是一种屈服准则,屈服准则的值我们通常叫等效应力。Ansys后处理中"Von Mises Stress"我们习惯称Mises等效应力，它遵循材料力学第四强度理论(形状改变比能理论)。

一般脆性材料，如铸铁、石料、混凝土，多用第一强度理论。考察绝对值最大的主应力。

一般材料在外力作用下产生塑性变形，以流动形式破坏时，应该采用第三或第四强度理论。压力容器上用第三强度理论（安全第一），其它多用第四强度理论。

von mises stress的确是一种等效应力，它用应力等值线来表示模型内部的应力分布情况，它可以清晰描述出一种结果在整个模型中的变化，从而使分析人员可以快速的确定模型中的最危险区域。

一．屈服准则的概念

1 ．屈服准则

A.受力物体内质点处于单向应力状态时，只要单向应力大到材料的屈服点时，则该质点开始由弹性状态进入塑性状态，即处于屈服。

B.受力物体内质点处于多向应力状态时，必须同时考虑所有的应力分量。在一定的变形条件（变形温度、变形速度等） 下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，质点才开始进入塑性状态

弯曲应力

1. 圆形截面简支梁A、B套成，A、B层间不计摩擦，材料的弹性模量EB?2EA。求在外力偶矩Me作用下，A、B中最大

MeMe2ddlBA?Amax有4个答案： ?Bmin1111(A)； (B)； (C)； (D)。

64108正应力的比值答：B

2. 矩形截面纯弯梁，材料的抗拉弹性模量Et大于材料的抗压弹性模量Ec，则正应力在截面上的分布图有以下4种答案：

M(A)(B)(C)(D)答：C

3. 将厚度为2 mm的钢板尺与一曲面密实接触，已知测得钢

1尺点A处的应变为?，则该曲面在点A处的曲率半径

1000为 mm。 答：999 mm

4. 边长为a的正方形截面梁，按图示两种不同形式放置，在相同弯矩作用下，两者最大

(?)正应力之比maxa? 。

(?max)b答：1/2

2 mmA?Oaaz(a)(b)yth/2tzh/2tbz5. 一工字截面梁，截面尺寸如图，h?b, b?10t。试证明，此梁上,下翼缘承担的弯矩约为截面上总弯矩的88%。

BMy2MMt4, M1??y(ybdy)?1 820?证：?? IzIz?A3IzM1t41?1 820???88% Iz?6

第9章 弯曲应力与弯曲变形 习题解答

题9 – 1 试计算下列各截面图形对z轴的惯性矩Iz（单位为mm）。 50

(a)

100 20 60 (c)

C 350 100 150 20 800 500 C z 50 400 500 (b) 题9-1图

解：（a）yc?350?500?250?250?400?200?317mm

350?500?250?400?350?5003?2???IZ???317?250?350?500??12??

?250?4003?? ????317?200??250?400??12???1.73?109mm4500?800?400?400?550?375?431mm

500?800?400?550（b）yc??500?8003?2???IZ???431?400?500?800??12??

?400?5503?? ?????431?375?400?550??12???1.546?1010mm460?20?10?20?60?50?30?mm?

60?20?20?60?60?203?2???IZ???30?10?60?20?12???（c）yc?

?20?60?

弯曲应力

1. 圆形截面简支梁A、B套成，A、B层间不计摩擦，材料的弹性模量EB?2EA。求在外力偶矩Me作用下，A、B中最大

MeMe2ddlBA?Amax有4个答案： ?Bmin1111(A)； (B)； (C)； (D)。

64108正应力的比值答：B

2. 矩形截面纯弯梁，材料的抗拉弹性模量Et大于材料的抗压弹性模量Ec，则正应力在截面上的分布图有以下4种答案：

M(A)(B)(C)(D)答：C

3. 将厚度为2 mm的钢板尺与一曲面密实接触，已知测得钢

1尺点A处的应变为?，则该曲面在点A处的曲率半径

1000为 mm。 答：999 mm

4. 边长为a的正方形截面梁，按图示两种不同形式放置，在相同弯矩作用下，两者最大

(?)正应力之比maxa? 。

(?max)b答：1/2

2 mmA?Oaaz(a)(b)yth/2tzh/2tbz5. 一工字截面梁，截面尺寸如图，h?b, b?10t。试证明，此梁上,下翼缘承担的弯矩约为截面上总弯矩的88%。

BMy2MMt4, M1??y(ybdy)?1 820?证：?? IzIz?A3IzM1t41?1 820???88% Iz?6