6.1、图a 所示两梁,弯曲刚度EI 均为常数。 (i) 画梁的剪力与弯矩图; (ii) 画挠曲轴的大致形状; (iii) 写出梁AB 、BC 、CD 三梁段的位移边界条件与连续条件(不必列挠曲轴近似微分方程)。 黄业斌
解: 梁的剪力图见图b ,弯矩图见图c ,挠曲轴大致形状见图d 。
设)()()(321x W x W x W 和、分别表示AB 、BC 、CD 三梁段的挠曲轴曲线。 对于梁(a ),相应有
1(0)0W =,'1(0)0W = 在A 点 (1)
()b
s
F ()
c
'凹曲线()
a Fa
)()(21a W a W = 在B 点 (2)
2(2)0W a =,3(2)0W a =,''23(2)(2)W a W a = 在C 点 (3)
梁在自由端D 无位移边界条件。
相关讨论:
1、 在运用梁的挠曲轴近似方程EI
x M x W )
()(''=
求挠曲轴曲线)(x W 时,一般需根据约束情况、载荷性质与截面性质(是否有突变)分段求解,每段需两个位移边界和连续条件。本题梁分三段,故需6个位移边界与连续条件。 2、 常见的位移边界与连续条件为:
(1)铰支端,挠度为零;(2)固定端,挠度为零,转角为零,如图a 的A 端;(3)梁中载荷性质突变处,左右梁挠度与转角连续;(4)梁中间支承,左梁段与右梁段挠度为零,左右梁段转角连续, 如图a 的C 点;(5)梁中铰,左右两梁段挠度连续,如图a 的B 点;(6)自由端,无位移边界条件,如D 点。
3、 挠曲轴大致形状的绘制
(1) 满足位移约束条件。对于梁a ,满足A 端挠度和转角为零,C 处
挠度为零,B 处挠度连续但不限制转角连续。
(2) 由弯矩图确定挠度曲轴的凹、凸、拐点与直线区。图a 的AB 段
为正弯矩,挠曲轴为凹曲线。图a 的BCD 段为负弯矩,挠曲轴为凸曲线。梁a 的B 处不是拐点,梁间铰处挠曲线的转角不连续(曲线在此处不光滑,形成一个角点)。
6.2、图a 、b 所示两梁长l ,弯曲刚度EI ,两梁中点作用外力偶0M ,梁b 的B 端弹簧常数为k 。试用积分法确定梁的挠曲轴方程。
()
a
解: 解法一:
1、
梁的挠曲轴近似微分方程和通解 两梁的弯矩图均如图c 所示。对图a 、b 和c 所选定的坐标系,两梁的弯矩方程为:
()
c
()
e
1()
d ()
f
()
g 0M kl
深二度烧伤=
()
b
AC 段 x l M x M 01)(=流氓是怎样炼成的
20l
x ≤≤ (1) CB 段 )()(02x l l M x M −=
l x l
≤<2
(2) 两梁的挠曲轴近似微分方程及其积分形式均为
AC 段 x EIl M w 0'
'1=
20l
x ≤≤ (3) 12012'C x EIl M w +=
20l
x ≤≤ (4) 113016D x C x EIl M w ++=
20l
x ≤≤ (5) CB 段 )(0'
'2l x EIl M w −=
l x l
≤<2
(6) 2201)2(2'C lx x EIl M w +−=
l x l
≤<2
(7) 222301)3(6D x C lx x EIl M w ++−=
l x l
≤<2
(8) 2、 由位移边界与内部连续条件确定积分常数
先考虑梁a ,它在A 、B 两端点挠度为零,在C 点挠度与转角连续。由它们可确定4个积分常数:
0)0(1=w ,0)(2=l w ,)2()2(21l w l w =,)2
()2(2'1'l
w l w = (9)
信箱英文将方程(4)、(5)、(7)、和(8)分别代入上述条件,求得
EI l M C 2401−=,01=D ,EI l
M C 241102=,EI
l M D 8202−= (10)
将(10)式代入(5)和(8)得梁a 的挠曲轴方程
)4(242201l x EIl x M w −=
20l
x ≤≤ (11) )311124(24322302l x l lx x EIl M w −+−=
l x l
≤<2
(12) 再考虑梁b ,它与梁a 的区别是端点B 的支承条件换为弹性支承。式(9)
的第二个条件0)(2=l w 换为
kl沥青路面再生技术
M k F l w B
02)(−==
式中B F 是端点B 的支反力。除此之外,方程(1)~(9)对梁b 完全适用,按相同的方式,解得
2
0124kl M EI l M C −
−
=,01=D 20
022411kl M EI l M C −=,EI
l M D 8202−
= (13) 梁b 的挠曲轴近似微分方程为
x kl
M EI l M EIl x M w 24(6200301+−= 20l
x ≤≤ (14)
EI l M x kl M EI l M lx x EIl M w 8)2411(
)3(602002302−−+−=
l x l
≤<2
(15) 解法二:
对于梁a 的AC 和BC 梁段分别以端点出发取坐标1x 和2x ,得两梁段的挠曲轴近似微分方程及其积分为:
AC 段 10
'
'1x EIl
M w =
(16) 12
1012'C x EIl
M w +=
(17) 11131016D x C x EIl M w ++=
2
01l
x <≤ (18) CB 段 20
'
'2x EIl
M w −
= (19) 22
2022'C x EIl
M w +−
伤花怒放= (20) 22232026D x C x EIl M w ++−
= 2
02l
x <≤ (21) 由边界条件