弯曲变形
1,已知梁的弯曲刚度EI为常数,今欲使梁的挠曲线在x=l/3处出现一拐点,则比值Me1/Me2为:
(A) Me1/Me2=2; (B) Me1/Me2=3;
(C) Me1/Me2=1/2; (D) Me1/Me2=1/3。
答:(C)
2,外伸梁受载荷如图示,其挠曲线的大致形状有下列(A)、(B)、(C),(D)四种:
答:(B)
3,简支梁受载荷并取坐标系如图示,则弯矩M、剪力FS与分布载荷q之间的关系以及挠曲线近似微分方程为:
(A);
(B);
(C);
(D)。
答:(B)
4,弯曲刚度为EI的悬臂梁受载荷如图示,自由端的挠度(↓)
则截面C处挠度为:
(A)(↓); (B)(↓);
(C)(↓);(D)(↓)。
答:(C)
5,画出(a)、(b)、(c)三种梁的挠曲线大致形状。
答:
6,试画出图示梁的挠曲线大致形状。
答:
7,正方形截面梁分别按(a)、(b)两种形式放置,则两者间的弯曲刚度关系为下列中的哪一种:
(A) (a)>(b); (B) (a)<(b);
(C) (a)=(b); (D) 不一定。
答:(C)
8,试写出图示等截面梁的位移边界条件,并定性地画出梁的挠曲线大致形状。
答:x=0,w1=0,=0;x=2a,w2=0,w3=0;x=a,w1=w2;x=2a,。
9,试画出图示静定组合梁在集中力F作用下挠曲线的大致形状。
答:
10,画出图示各梁的挠曲线大致形状。
答:
11,作图示外伸梁的弯矩图及其挠曲线的大致形状。
答:
12,弯曲刚度为EI的等截面外伸梁如图示。当梁内任一纵向层总长度均不因其自重引起的弯曲而有所改变时,证明两支座间的距离应为l-2a=0.577l。
证:
令外伸端长度为a,内跨长度为2b,,因对称性,由题意有:
得 a3 + 3a2b -2b3 = 0
a3 + a2b + 2a2b -2b3 = 0
a2 + 2ba -2b2 = 0
a = 0.211l
即 l -2a = 0.577l 证毕。
13,等截面悬臂梁弯曲刚度EI为已知,梁下有一曲面,方程为w = -Ax3。欲使梁变形后与该曲面密合(曲面不受力),试求梁的自由端处应施加的载荷。
解:
FS(x) = -6EIA
x=l,M = -6EIAl
F=6EIA(↑),Me=6EIAl()
14,变截面悬臂梁受均布载荷q作用,已知q、梁长l及弹性模量E。试求截面A的挠度wA和截面C的转角θC。
解:
由边界条件得
(↓),()
15,在刚性圆柱上放置一长2R、宽b、厚h的钢板,已知钢板的弹性模量为E。试确定在铅垂载荷q作用下,钢板不与圆柱接触部分的长度l及其中之最大应力。
解:钢板与圆柱接触处有
故
16,弯曲刚度为EI的悬臂梁受载荷如图示,试用积分法求梁的最大挠度及其挠曲线方程。
解:
(↓)
17,图示梁的左端可以自由上下移动,但不能左右移动及转动。试用积分法求力F作用处点A下降的位移。
解:
(↓)
18,简支梁上自A至B的分布载荷q(x)=-Kx2,K为常数。试求挠曲线方程。
解:
二次积分
x=0,M=0,B=0
x=l,M=0,
x=0,w=0,D=0
x=l,w=0,
(↓)
19,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,弯矩M(a)1 = 0
受力后C处曲率,弯矩M(a)2 = -F (l - a)
(2) 同理,受力前x1截面处
受力后x1截面处
积分二次
C=0,D=0
20,图示弯曲刚度为EI的两端固定梁,其挠度方程为
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
代入方程
21,已知承受均布载荷q0的简支梁中点挠度为,则图示受三角形分布载荷作用梁中点C的挠度为wC= 。
答:(↓)
22,试用叠加法计算图示梁A点的挠度wA。
解:
(↓)
23,试求图示梁BC段中点的挠度。
解:
(↓)
24,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:
(↓)
25,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。
解,(↓)
()
26,试用叠加法求图示简支梁跨度中点C的挠度。
解:
(↓)
27,试用叠加法求图示简支梁集中载荷作用点C的挠度。
解:
(↓)
28,已知简支梁在均布载荷作用下跨中的挠度为,用叠加法求图示梁中点C的挠度。
解,(↓)
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。
解:
()
30,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。
解:(↓)
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。
解,,
点A抬高的高度为
32,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,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。
解:因温度变化而弯曲的挠曲线微分方程为
由A处边界条件得
而
33,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。线膨胀系数分别为与,并且>。试求温度升高t℃时在B端引起的挠度。
解:>,梁上凸下凹弯曲
平衡条件 FN1 = FN2 = FN
M1 + M2 = FNh
变形协调 θ1 =θ2,
ε1 =ε2,即ε1N +ε1M +ε1t =ε2N +ε2M +ε2t
得
其中 A1 = A2 = bh,I1 = I2 =
则 FN1 = FN2 =
M1 =
M2 =
故
34,单位长度重量为q,弯曲刚度为EI的均匀钢条放置在刚性平面上,钢条的一端伸出水平面一小段CD,若伸出段的长度为a,试求钢条抬高水平面BC段的长度b。
解,
35,图示将厚为h = 3 mm的带钢围卷在半径R = 1.2 m的刚性圆弧上,试求此时带钢所产生的最大弯曲正应力。已知钢的弹性模量E = 210 GPa,屈服极限= 280 MPa,为避免带钢产生塑性变形,圆弧面的半径R应不小于多少?
解:MPa,
,R = 1.12 m
36,一悬臂梁受分布载荷作用如图示,荷载集度,试用叠加原理求自由端处截面B的挠度wB,梁弯曲刚度EI为常量。
解:
(↑)
37,试用叠加法求图示简支梁跨中截面C的挠度wC值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:
(↓)
38,试求图示超静定梁截面C的挠度wC值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,取悬臂梁为基本系统,wB = 0
,
(↑)
(↓)
39,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:取悬臂梁为基本系统,wB = 0
(↑),(↑),()
40,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,去C支座,取简支梁AB为基本系统
,(↑)
(↑),(↑)
41,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,去C支座,取简支梁AB为基本系统
,(↑)
(↑),(↓)
42,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:去C支座,取简支梁AB为基本系统
wC = 0,(↑),(↑)
利用对称性取C端固定,以AC段悬梁比拟作基本系统,wA = 0
,(↑)
43,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:去C支座,取简支梁AB为基本系统
(↓)
(↑)
wC = 0,(↑)
(↑)
另解:因对称性,取C处固定的AC悬臂梁为基本系统,wA = 0
,(↑),(↑)
44,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:去A支座,以外伸梁为基本系统,wA = 0
(↓),(↑),(↑)
45,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:因反对称,wC = 0
取AC段悬臂梁为基本系统,C处只有反对称内力FSC
(↑),()
(↓),()
46,图示超静定梁A端固定,B端固结于可沿铅垂方向作微小移动,但不可转动的定向支座上。梁弯曲刚度EI为常量,试求挠度wB值。
解:去B支座,以悬臂梁AB为基本系统,θB = 0
()
(↓)
47,图示超静定梁AB两端固定,弯曲刚度为EI,试求支座B下沉Δ后,梁支座B处约束力。
解,取悬臂梁AB为基本系统,wB =Δ,θB = 0
(↓)
()
另解:由挠曲线反对称,内力一定是反对称,且l/2处有拐点,此处M = 0,挠度
,(↓)
(↑),()
48,图示超静定梁AB两端固定,弯曲刚度为EI,试求支座B转动φ角后,梁支座的约束力。
解:取悬臂梁AB为基本系统,wB = 0,θB =φ
(↑)
()
另解:取简支梁AB为基本系统,θA = 0,θB =φ
()
()
49,图示悬臂梁自由端B处与45°光滑斜面接触,设梁材料弹性模量E、横截面积A、惯性矩I及线膨胀系数αl已知,当温度升高ΔT,试求梁内最大弯矩Mmax。
解:取AB悬臂梁为基本系统
变形协调关系
即
且 N = FB
,
50,试用积分法求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,
x = 0,θA = 0,C = 0
x = 0,wA = 0,D = 0
联立求解得
(),(↑)
(),(↑)
51,梁挠曲线近似微分方程为,其近似性是,和 。
答:;略去剪力对位移的影响。
52,应用叠加原理求梁的变形及位移应满足的条件是,和 。
答:线弹性;小变形。
53,梁变形中挠度和转角之间的关系为 。
答:
54,等截面纯弯曲梁变形的挠曲线为 曲线,其曲率与外力偶矩间关系为 。
答:圆;。
55,图示简支梁跨中截面C的挠曲线曲率半径为 。
答:
56,一超静定梁受载荷如图示,当梁长l增加一倍,其余不变,则跨中挠度wC增大 倍。
答:15。
1,已知梁的弯曲刚度EI为常数,今欲使梁的挠曲线在x=l/3处出现一拐点,则比值Me1/Me2为:
(A) Me1/Me2=2; (B) Me1/Me2=3;
(C) Me1/Me2=1/2; (D) Me1/Me2=1/3。
答:(C)
2,外伸梁受载荷如图示,其挠曲线的大致形状有下列(A)、(B)、(C),(D)四种:
答:(B)
3,简支梁受载荷并取坐标系如图示,则弯矩M、剪力FS与分布载荷q之间的关系以及挠曲线近似微分方程为:
(A);
(B);
(C);
(D)。
答:(B)
4,弯曲刚度为EI的悬臂梁受载荷如图示,自由端的挠度(↓)
则截面C处挠度为:
(A)(↓); (B)(↓);
(C)(↓);(D)(↓)。
答:(C)
5,画出(a)、(b)、(c)三种梁的挠曲线大致形状。
答:
6,试画出图示梁的挠曲线大致形状。
答:
7,正方形截面梁分别按(a)、(b)两种形式放置,则两者间的弯曲刚度关系为下列中的哪一种:
(A) (a)>(b); (B) (a)<(b);
(C) (a)=(b); (D) 不一定。
答:(C)
8,试写出图示等截面梁的位移边界条件,并定性地画出梁的挠曲线大致形状。
答:x=0,w1=0,=0;x=2a,w2=0,w3=0;x=a,w1=w2;x=2a,。
9,试画出图示静定组合梁在集中力F作用下挠曲线的大致形状。
答:
10,画出图示各梁的挠曲线大致形状。
答:
11,作图示外伸梁的弯矩图及其挠曲线的大致形状。
答:
12,弯曲刚度为EI的等截面外伸梁如图示。当梁内任一纵向层总长度均不因其自重引起的弯曲而有所改变时,证明两支座间的距离应为l-2a=0.577l。
证:
令外伸端长度为a,内跨长度为2b,,因对称性,由题意有:
得 a3 + 3a2b -2b3 = 0
a3 + a2b + 2a2b -2b3 = 0
a2 + 2ba -2b2 = 0
a = 0.211l
即 l -2a = 0.577l 证毕。
13,等截面悬臂梁弯曲刚度EI为已知,梁下有一曲面,方程为w = -Ax3。欲使梁变形后与该曲面密合(曲面不受力),试求梁的自由端处应施加的载荷。
解:
FS(x) = -6EIA
x=l,M = -6EIAl
F=6EIA(↑),Me=6EIAl()
14,变截面悬臂梁受均布载荷q作用,已知q、梁长l及弹性模量E。试求截面A的挠度wA和截面C的转角θC。
解:
由边界条件得
(↓),()
15,在刚性圆柱上放置一长2R、宽b、厚h的钢板,已知钢板的弹性模量为E。试确定在铅垂载荷q作用下,钢板不与圆柱接触部分的长度l及其中之最大应力。
解:钢板与圆柱接触处有
故
16,弯曲刚度为EI的悬臂梁受载荷如图示,试用积分法求梁的最大挠度及其挠曲线方程。
解:
(↓)
17,图示梁的左端可以自由上下移动,但不能左右移动及转动。试用积分法求力F作用处点A下降的位移。
解:
(↓)
18,简支梁上自A至B的分布载荷q(x)=-Kx2,K为常数。试求挠曲线方程。
解:
二次积分
x=0,M=0,B=0
x=l,M=0,
x=0,w=0,D=0
x=l,w=0,
(↓)
19,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,弯矩M(a)1 = 0
受力后C处曲率,弯矩M(a)2 = -F (l - a)
(2) 同理,受力前x1截面处
受力后x1截面处
积分二次
C=0,D=0
20,图示弯曲刚度为EI的两端固定梁,其挠度方程为
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
代入方程
21,已知承受均布载荷q0的简支梁中点挠度为,则图示受三角形分布载荷作用梁中点C的挠度为wC= 。
答:(↓)
22,试用叠加法计算图示梁A点的挠度wA。
解:
(↓)
23,试求图示梁BC段中点的挠度。
解:
(↓)
24,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:
(↓)
25,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。
解,(↓)
()
26,试用叠加法求图示简支梁跨度中点C的挠度。
解:
(↓)
27,试用叠加法求图示简支梁集中载荷作用点C的挠度。
解:
(↓)
28,已知简支梁在均布载荷作用下跨中的挠度为,用叠加法求图示梁中点C的挠度。
解,(↓)
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。
解:
()
30,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。
解:(↓)
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。
解,,
点A抬高的高度为
32,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,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。
解:因温度变化而弯曲的挠曲线微分方程为
由A处边界条件得
而
33,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。线膨胀系数分别为与,并且>。试求温度升高t℃时在B端引起的挠度。
解:>,梁上凸下凹弯曲
平衡条件 FN1 = FN2 = FN
M1 + M2 = FNh
变形协调 θ1 =θ2,
ε1 =ε2,即ε1N +ε1M +ε1t =ε2N +ε2M +ε2t
得
其中 A1 = A2 = bh,I1 = I2 =
则 FN1 = FN2 =
M1 =
M2 =
故
34,单位长度重量为q,弯曲刚度为EI的均匀钢条放置在刚性平面上,钢条的一端伸出水平面一小段CD,若伸出段的长度为a,试求钢条抬高水平面BC段的长度b。
解,
35,图示将厚为h = 3 mm的带钢围卷在半径R = 1.2 m的刚性圆弧上,试求此时带钢所产生的最大弯曲正应力。已知钢的弹性模量E = 210 GPa,屈服极限= 280 MPa,为避免带钢产生塑性变形,圆弧面的半径R应不小于多少?
解:MPa,
,R = 1.12 m
36,一悬臂梁受分布载荷作用如图示,荷载集度,试用叠加原理求自由端处截面B的挠度wB,梁弯曲刚度EI为常量。
解:
(↑)
37,试用叠加法求图示简支梁跨中截面C的挠度wC值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:
(↓)
38,试求图示超静定梁截面C的挠度wC值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,取悬臂梁为基本系统,wB = 0
,
(↑)
(↓)
39,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:取悬臂梁为基本系统,wB = 0
(↑),(↑),()
40,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,去C支座,取简支梁AB为基本系统
,(↑)
(↑),(↑)
41,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,去C支座,取简支梁AB为基本系统
,(↑)
(↑),(↓)
42,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:去C支座,取简支梁AB为基本系统
wC = 0,(↑),(↑)
利用对称性取C端固定,以AC段悬梁比拟作基本系统,wA = 0
,(↑)
43,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:去C支座,取简支梁AB为基本系统
(↓)
(↑)
wC = 0,(↑)
(↑)
另解:因对称性,取C处固定的AC悬臂梁为基本系统,wA = 0
,(↑),(↑)
44,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:去A支座,以外伸梁为基本系统,wA = 0
(↓),(↑),(↑)
45,试求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解:因反对称,wC = 0
取AC段悬臂梁为基本系统,C处只有反对称内力FSC
(↑),()
(↓),()
46,图示超静定梁A端固定,B端固结于可沿铅垂方向作微小移动,但不可转动的定向支座上。梁弯曲刚度EI为常量,试求挠度wB值。
解:去B支座,以悬臂梁AB为基本系统,θB = 0
()
(↓)
47,图示超静定梁AB两端固定,弯曲刚度为EI,试求支座B下沉Δ后,梁支座B处约束力。
解,取悬臂梁AB为基本系统,wB =Δ,θB = 0
(↓)
()
另解:由挠曲线反对称,内力一定是反对称,且l/2处有拐点,此处M = 0,挠度
,(↓)
(↑),()
48,图示超静定梁AB两端固定,弯曲刚度为EI,试求支座B转动φ角后,梁支座的约束力。
解:取悬臂梁AB为基本系统,wB = 0,θB =φ
(↑)
()
另解:取简支梁AB为基本系统,θA = 0,θB =φ
()
()
49,图示悬臂梁自由端B处与45°光滑斜面接触,设梁材料弹性模量E、横截面积A、惯性矩I及线膨胀系数αl已知,当温度升高ΔT,试求梁内最大弯矩Mmax。
解:取AB悬臂梁为基本系统
变形协调关系
即
且 N = FB
,
50,试用积分法求图示超静定梁支座约束力值,梁弯曲刚度EI为常量。
解,
x = 0,θA = 0,C = 0
x = 0,wA = 0,D = 0
联立求解得
(),(↑)
(),(↑)
51,梁挠曲线近似微分方程为,其近似性是,和 。
答:;略去剪力对位移的影响。
52,应用叠加原理求梁的变形及位移应满足的条件是,和 。
答:线弹性;小变形。
53,梁变形中挠度和转角之间的关系为 。
答:
54,等截面纯弯曲梁变形的挠曲线为 曲线,其曲率与外力偶矩间关系为 。
答:圆;。
55,图示简支梁跨中截面C的挠曲线曲率半径为 。
答:
56,一超静定梁受载荷如图示,当梁长l增加一倍,其余不变,则跨中挠度wC增大 倍。
答:15。