组合截面计算相对于中性轴的惯性矩I课件.ppt

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1、工 程 力 学 直播课堂11 安徽电大:姚志刚第九章 梁的应力 一、本章知识点: 1平面弯曲的概念; 2常用截面的静矩、惯性矩及组合截面惯性矩计算; 3梁的正应力强度条件及强度计算;二、教学要求二、教学要求 1平面弯曲的概念及实例了解弯曲、平面弯曲的概念 2梁的正应力 (1)了解梁的纯弯曲与非纯弯曲的概念; (2)了解梁在纯弯曲情况下的变形现象; (3)掌握梁横截面上的正应力计算公式及其应用条件。 3常用截面的惯性矩、平行移轴公式 (1)掌握简单截面的惯性矩计算; (2)掌握组合截面的惯性矩计算。4梁的剪应力(1)掌握矩心截面的剪应力计算公式及静矩的概念;(2)了解工字形及T形截面梁的剪应力计

2、算公式。5梁的强度条件(1)掌握梁的正应力强度条件及抗弯截面模量;(2)能够利用强度条件公式解决三种不同类型的强度计算问题:强度校核,选择截面,确定容许荷载;(3)掌握梁的剪应力强度条件并能利用该公式进行剪应力的强度校核。6提高梁弯曲强度的主要途径(1)掌握提高梁弯曲强度的三种途径:选择合理的截面形状,变截面梁,合理安排梁的受力。三、基本内容 (一)基本概念及公式 1弯曲变形构件基本变形之一 弯曲内力弯矩、剪力对应正应力、剪应力。 2正应力公式 (1)公式由纯弯推导,但对非纯弯曲也适用。 其中M横截面上的弯矩; IZ截面对中性轴的惯性矩; y所求应力点至中性轴的距离,Z轴为通过形心的轴。yIM

3、Z (2)简单截面的惯性矩 矩形截面对Z轴的惯性矩: 圆形截面对通过圆心的Z轴的惯性矩: 12bh3ZI644dIZ(3)常用的一些组合截面,其惯性矩可以用简单截面惯性矩,通过平行移轴公式换算得到。 惯性矩平行移轴公式: 组合截面的惯性矩:AaIIZZ21niiziZII1 例92(P147,图914) 图示长为L的T形截面悬臂梁,自由端受集中力P的作用。已知 试求截面A上1、2、3点的正应力。,1,k15mlNPlzy202012021120ycy33 解: (1)确定T形截面的形心 O 通过二个面积对Z1轴的面积矩去除二个面积的和可得yc确定E轴zy202012021120ycy33ozy

4、20201201120ycy3 (2)计算截面对形心轴E的惯性矩 根据矩形惯性矩,通过平行移轴公式计算出T形截面对形心轴E的惯性矩。 (3)计算截面A上1、2、3的正应力 4矩形剪应力计算公式 其中:Q剪力, JZ横截面对中性轴惯性矩, b横截面宽度, SZ应力点以外面积到中性轴的静面矩;bJQSZZ 当y0时SZ最大,则有max,最大剪应力发生在中性轴上。 5工字形及T形截面梁的剪应力 b1为腹板宽度,其余同矩形截面, Q为截面的剪力, JZ为工字形截面对中性轴的惯性矩, Sz为所求应力点外的面积对中性轴的静面矩;1bJQSZZ 从应力分布规律可知:最大弯曲正应力发生在矩中性轴最远的位置;最

5、大弯曲剪切应力发生在中性轴处。 (二)梁的强度条件 1正应力强度条件 WZ抗弯截面模量。 ; 矩形截面ymax=h/2;圆形截面 ymax=d/2 代入公式即得:矩心截面 ; 圆形截面 ZWMmaxmaxmaxyZZIW6bh2ZW32d2ZW 2三种强度的计算问题 即强度条件不等式的不同应用方式:已知三项,即校核不等式是否成立;或已知其中二项可求第三项(范围)。 (1)已知 Mmax ,WZ, ,校核强度条件。 (2)已知 Mmax , ;确定截面尺寸 (3)已知WZ, ;确定Mmax ZWMmaxmax 3剪应力强度条件: 梁的强度计算,应同时满足正应力强度条件和剪应力强度条件,但一般情况

6、下正应力强度条件起主导作用。 以正应力强度计算为例,主要是Wz,Mmax的计算。 bJSQZZ maxmaxmax 以教材例以教材例95为例为例(P152): 一槽形截面外伸梁。梁上受均布荷载q和集中荷载P作用,已知q = 10kN / m,P = 20kN,材料的容许应力,容许压应力。试按正应力强度条件校核梁的强度。 4弯曲强度计算的步骤:(1)梁的受力分析,弯矩图;(2)确定可能的危险截面Mmax;简单矩形截面的危险点,是离中性轴最远的点。(3)根据应力分布和材料力学性能,确定危险点即求WZ。(4)利用公式计算。 5常用矩形截面的几何性质计算 静面矩静面矩S面积面积A形心对某轴的标矩;形心对某轴的标矩; 组合面积的形心;组合面积的形心; 中性轴位置 iiAScy 组合截面计算:组合截面计算:相对于中性轴的惯性矩相对于中性轴的惯性矩IZ,(1)已知)已知Mmax,求最大拉应力,求最大拉应力及最大压应力及最大压应力(2)已知任一点的)已知任一点的M,求该点最大压求该点最大压应力及最大拉应力应力及最大拉应力 四、本章教学要求 1了解平面弯曲的概念; 2掌握梁的正应力强度条件及强度计算; 3会简单图形惯性矩的计算、简单组合截面惯性矩的计算; 五、例题分析9-3(P150)9-4(P151)9-6(P153)

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