6-2. 用积分法求图示各梁的挠曲线方程、自由端的挠度和转角。设ei=常量。
解:(1)列弯矩方程。
2)挠曲线近似微分方程。
3)直接积分两次。
4)确定积分常数。
边界条件:光滑连续条件:
求解得积分常数。
梁的挠曲线方程和转角方程是。
5)自由端的挠度和转角。
令x1=0:
6-4. 求图示悬臂梁的挠曲线方程,自由端的挠度和转角。设ei=常量。求解时应注意cb段内无载荷,故cb仍为直线。
解:(1)求约束反力。
2)列ac段的弯矩方程。
3)挠曲线近似微分方程。
4)直接积分两次。
5)确定积分常数。
边界条件:得积分常数:
6)ac段的挠曲线方程和转角方程。
7)c截面的挠度和转角。
令x=a:8)自由端的挠度和转角。
梁的变形:bc段保持为直线,则。
6-6. 用积分法求梁的最大挠度和最大转角。在图b的情况下,梁对跨度中点对称,可以只考虑梁的二分之一。
解:(1)求约束反力。
2)弯矩方程。
3)挠曲线近似微分方程。
4)直接积分两次。
5)确定积分常数。
边界条件:光滑连续条件:
求解得积分常数。
梁的挠曲线方程和转角方程是。
6)最大挠度和最大转角发生在自由端。
令x2=l:
6-8. 用叠加法求图示各梁截面a的挠度和截面b的转角。ei=常量。图a和d可利用题6-4中得到的结果。
解:a)1)p单独作用时。
2)mo单独作用时。
3)p和mo共同作用时。
c)1)求ya
查表得。由叠加知。
其中有关系。
由此得。2)求θb
由微力qdx引起dθb
6-9. 用叠加法求图示外伸梁外伸端的挠度和转角,设ei为常量。
解:(1)分解成简单载荷。
1)分别求出简单载荷作用时外伸端的变形。
转角。挠度。
2)叠加。6-10. 桥式起重机的最大载荷为p=20kn。起重机大梁为32a工字钢,e=210gpa,l=8.7m。规定[f]=l/500,试校核大梁刚度。
解:(1)当起重机位于梁**时,梁变形最大;计算简图为。
2)梁的最大挠度发生在c截面。
3)查表得(32a工字钢)
4)刚度计算。
梁的刚度足够。
6-12. 磨床砂轮主轴的示意图如图所示,轴外伸部分的长度a=100mm,轴承间距离l=350mm,e=210gpa。py=600n,pz=200n。试求外伸端的总挠度。
解:(1)将载荷向轴线简化得计算简图。
进一步简化(不考虑mx引起的扭转变形)
分解载荷。其中。
2)计算外伸端的挠度。
6-14. 直角拐的ab杆与ac轴刚性连接,a为轴承,允许ac轴的端截面在轴承内转动,但不能移动。已知p=60n,e=210gpa,g=0.4e。试求截面b的垂直位移。
解:(1)分析变形:ab发生弯曲变形,ac发生扭转变形;
2)计算a、c相对扭转角。
由此引起b截面的垂直位移(向下)
3)计算ab变形引起b截面的位移(向下)
4)计算b截面的总体位移(向下)
6-26. 图示悬臂梁的ei=30×103n·m2。弹簧的刚度为175×103n·m。
梁端与弹簧间的空隙为1/25mm。当集中力p=450n作用于梁的自由端时,试问弹簧将分担多大的力?
解:(1)受力分析。
属一次静不定问题。
2)分析变形。
b截面的向下的位移值。
弹簧变形。变形几何关系。
3)弹簧受力。
6-27. 图示悬臂梁ad和be的抗弯刚度同为ei=24×106n·m2,由钢杆dc相连接。cd杆l=5m,a=3×10-4m2,e=200gpa。
若p=50kn,试求悬臂梁ad在d点的挠度。
解:(1)解除约束c,受力分析。
2)分析c处的位移(向下位移为负)
情况1)中,c处位移由ad的弯曲变形和cd的的拉伸变形引起。
情况2)中,c处位移分别由p和r’c作用引起。
其中。3)变形谐调关系。
4)求约束力。
5)求梁ad在d点的挠度。
方向向下。6-28. 钢制曲拐的横截面直径为20mm,c端与钢丝相接,钢丝的a=6.
5mm2。曲拐和钢丝的弹性模量同为e=200gpa,g=84gpa。若钢丝的温度降低50oc,且=12.
5×10-6 /oc,试求钢丝内的拉力。
解:(1)解除约束c,受力分析。
2)分析c处的位移(向下位移为负)
情况1)中,c处位移由ab的弯曲变形、扭转变形和bc的弯曲变形引起。
情况2)中,c处位移分别由温度改变和r’c作用引起。
其中。3)变形谐调关系。
4)求约束力。