《梁的強(qiáng)度校核》PPT課件

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1、Ⅰ.梁的剛度校核對(duì)于產(chǎn)生彎曲變形的桿件，在滿足強(qiáng)度條件的同時(shí)，為保證其正常工作還需對(duì)彎曲位移加以限制，即還應(yīng)該滿足剛度條件(stiffnesscondition)：式中，l為跨長(zhǎng)，為許可的撓度與跨長(zhǎng)之比(簡(jiǎn)稱許可撓跨比)，[q]為許可轉(zhuǎn)角。上列剛度條件常稱之為梁的剛度條件?！?-5梁的剛度校核.提高彎曲剛度的措施7/20/20211土建工程中通常只限制梁的撓跨比，。在機(jī)械工程中，對(duì)于主要的軸，；對(duì)于傳動(dòng)軸還要求限制在安裝齒輪處和軸承處的轉(zhuǎn)角，。7/20/20212例題1圖a所示簡(jiǎn)支梁由兩根槽鋼組成(圖b)，試選擇既滿足強(qiáng)度條件又滿足剛度條件的槽鋼型

2、號(hào)。已知[?]=170MPa，[?]=100MPa，E=210GPa，。7/20/20213解：一般情況下，選擇梁的截面尺寸或選擇型鋼的型號(hào)時(shí)，先按正應(yīng)力強(qiáng)度條件選擇截面尺寸或型鋼型號(hào)，然后按切應(yīng)力強(qiáng)度條件以及剛度條件進(jìn)行校核，必要時(shí)再作更改。7/20/202141.按正應(yīng)力強(qiáng)度條件選擇槽鋼型號(hào)作梁的剪力圖和彎矩圖如圖c和圖e。最大彎矩在距左支座0.8m處，Mmax=62.4kN·m。梁所需的彎曲截面系數(shù)為7/20/20215而每根槽鋼所需的彎曲截面系數(shù)Wz≥367×10-6m3/2=183.5×10-6m3。由型鋼表查得20a號(hào)槽鋼其Wz=178

3、cm3，雖略小于所需的Wz=183.5×10-6m3而最大彎曲正應(yīng)力將略高于許用彎曲正應(yīng)力[s]，但如超過(guò)不到5%，則工程上還是允許的。超過(guò)許用彎曲正應(yīng)力的百分?jǐn)?shù)為(175-170)/170≈3%，未超過(guò)5%，故允許。事實(shí)上即使把梁的自重(2×22.63kg/m=0.4435kg/m)考慮進(jìn)去，超過(guò)許用彎曲正應(yīng)力的百分?jǐn)?shù)仍不到5%?，F(xiàn)加以檢驗(yàn)：7/20/202162.按切應(yīng)力強(qiáng)度條件校核最大剪力FS,max=138kN，在左支座以右0.4m范圍內(nèi)各橫截面上。每根槽鋼承受的最大剪力為每根20a號(hào)槽鋼其橫截面在中性軸一側(cè)的面積對(duì)中性軸的靜矩，根據(jù)該號(hào)槽

4、鋼的簡(jiǎn)化尺寸(圖d)可計(jì)算如下：7/20/20217其值小于許用切應(yīng)力[t]=100MPa，故選用20a號(hào)槽鋼滿足切應(yīng)力強(qiáng)度條件。當(dāng)然，的值也可按下式得出：每根20a號(hào)槽鋼對(duì)中性軸的慣性矩由型鋼表查得為Iz=1780cm4于是7/20/202183.按剛度條件校核此簡(jiǎn)支梁上各集中荷載的指向相同，故可將跨中截面C的撓度wC作為梁的最大撓度wmax。本教材附錄Ⅳ序號(hào)11中給出了簡(jiǎn)支梁受單個(gè)集中荷載F時(shí)，若荷載離左支座的距離a大于或等于離右支座的距離b，跨中撓度wC的計(jì)算公式為可見(jiàn)，對(duì)于此梁上的左邊兩個(gè)集中荷載，應(yīng)為7/20/20219于是由疊加原理可得

5、而許可撓度為由于wmax<[w]，故選用20a號(hào)槽鋼滿足剛度條件。7/20/202110Ⅱ.提高梁的剛度的措施(1)增大梁的彎曲剛度EI由于不同牌號(hào)的鋼材它們的彈性模量E大致相同(E≈210GPa)，故從增大梁的彎曲剛度來(lái)說(shuō)采用高強(qiáng)度鋼并無(wú)明顯好處。為增大鋼梁的彎曲剛度，鋼梁的橫截面均采用使截面面積盡可能分布在距中性軸較遠(yuǎn)的形狀，以增大截面對(duì)于中性軸的慣性矩Iz，例如工字形截面和箱形截面。7/20/202111跨長(zhǎng)為l的簡(jiǎn)支梁受集度為q的滿布均布荷載時(shí)，最大彎矩和最大撓度均出現(xiàn)在跨中，它們分別為(2)調(diào)整跨長(zhǎng)和改變結(jié)構(gòu)的體系7/20/202112如

6、果將兩個(gè)鉸支座各內(nèi)移一個(gè)距離a而成為如圖a所示的外伸梁，且a=0.207l，則不僅最大彎矩減小為而且跨中撓度減小為(a)7/20/202113而此時(shí)外伸端D和E的撓度也僅為7/20/202114所謂改變結(jié)構(gòu)的體系來(lái)提高梁的剛度在這里是指增加梁的支座約束使靜定梁成為超靜定梁，例如在懸臂梁的自由端增加一個(gè)鉸支座，又例如在簡(jiǎn)支梁的跨中增加一個(gè)鉸支座。7/20/202115