工程力學(xué)上課課件彎曲

1匯報人：AA2024-01-31工程力學(xué)上課課件彎曲目錄contents彎曲基本概念與分類彎曲內(nèi)力與應(yīng)力分析彎曲變形與穩(wěn)定性問題材料力學(xué)性能對彎曲的影響實驗方法與測試技術(shù)彎曲問題在工程中的實際案例301彎曲基本概念與分類彎曲是指桿件在受到垂直于桿軸的外力或外力偶作用時，其軸線發(fā)生彎曲變形的一種力學(xué)現(xiàn)象。彎曲定義彎曲產(chǎn)生的主要原因是桿件受到垂直于桿軸的外力或外力偶作用，使得桿件內(nèi)部產(chǎn)生彎矩和剪力，從而導(dǎo)致桿件發(fā)生彎曲變形。產(chǎn)生原因彎曲定義及產(chǎn)生原因根據(jù)桿件的約束條件和受力情況，彎曲可分為靜定彎曲和非靜定彎曲。其中，靜定彎曲是指桿件的約束條件能夠完全確定其彎曲形態(tài)和內(nèi)力分布的情況；非靜定彎曲則是指桿件的約束條件不能完全確定其彎曲形態(tài)和內(nèi)力分布，需要通過附加條件或方法進行求解。彎曲類型彎曲變形具有連續(xù)性，即桿件的彎曲形態(tài)和內(nèi)力分布是連續(xù)變化的；同時，彎曲變形還具有方向性，即桿件的彎曲方向與其所受外力的方向有關(guān)。彎曲特點彎曲類型與特點建筑結(jié)構(gòu)01在建筑結(jié)構(gòu)中，彎曲現(xiàn)象廣泛存在于梁、板、柱等構(gòu)件中。通過對這些構(gòu)件進行合理的設(shè)計和計算，可以確保其具有足夠的承載能力和穩(wěn)定性。橋梁工程02在橋梁工程中，橋梁的主梁和橋墩等結(jié)構(gòu)在受到車輛、風(fēng)、地震等荷載作用時，會發(fā)生彎曲變形。因此，在橋梁設(shè)計和施工中需要充分考慮彎曲的影響，確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性。機械工程03在機械工程中，許多機械零件如軸、齒輪、彈簧等都存在彎曲現(xiàn)象。通過對這些零件的彎曲變形進行分析和計算，可以優(yōu)化其設(shè)計，提高其使用性能和壽命。彎曲在工程中的應(yīng)用302彎曲內(nèi)力與應(yīng)力分析通過截取梁的一部分為脫離體，利用靜力平衡條件求解其內(nèi)力。截面法積分法圖乘法基于梁微段的平衡條件，通過積分求解整個梁的彎曲內(nèi)力。利用已知的彎矩圖或剪力圖，通過圖乘法求解指定截面的內(nèi)力值。030201彎曲內(nèi)力計算方法在純彎曲情況下，梁橫截面上的應(yīng)力沿高度呈線性分布，最大應(yīng)力出現(xiàn)在截面邊緣。應(yīng)力分布規(guī)律材料的力學(xué)性質(zhì)、截面形狀和尺寸、加載方式和位置等都會影響梁內(nèi)的應(yīng)力分布。影響因素對于非對稱截面梁，其彎曲中心可能與截面形心不重合，導(dǎo)致應(yīng)力分布更為復(fù)雜。彎曲中心應(yīng)力分布規(guī)律及影響因素

強度校核與安全評估強度校核通過比較計算得到的最大應(yīng)力與材料的許用應(yīng)力，判斷梁是否滿足強度要求。安全評估考慮梁的實際工作條件和可能存在的缺陷，對梁的承載能力進行安全評估，確定其安全系數(shù)。優(yōu)化設(shè)計根據(jù)強度校核和安全評估結(jié)果，對梁的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，提高其承載能力和經(jīng)濟性。303彎曲變形與穩(wěn)定性問題彎曲變形量計算根據(jù)材料力學(xué)原理，計算梁在彎曲載荷作用下的變形量，包括撓度和轉(zhuǎn)角等參數(shù)。通常采用積分法或疊加法進行計算。影響因素彎曲變形量受到多種因素的影響，如載荷大小、作用位置、梁的截面形狀和尺寸、材料屬性等。其中，載荷大小和作用位置對變形量影響最為顯著。彎曲變形量計算及影響因素根據(jù)壓桿穩(wěn)定性原理，判斷梁在彎曲載荷作用下是否會發(fā)生失穩(wěn)。通常采用臨界載荷或安全系數(shù)等參數(shù)作為判據(jù)。穩(wěn)定性判據(jù)梁的失穩(wěn)形式包括側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)等。側(cè)向失穩(wěn)是指梁在彎曲載荷作用下發(fā)生側(cè)向彎曲變形，而扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)則是指梁在扭矩作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。失穩(wěn)形式穩(wěn)定性判據(jù)與失穩(wěn)形式合理選擇材料優(yōu)化截面形狀和尺寸加強支撐和約束考慮預(yù)應(yīng)力作用提高穩(wěn)定性的措施和方法選擇高強度、高剛度的材料，以提高梁的承載能力和穩(wěn)定性。增加支撐點或約束條件，限制梁的變形和位移，從而提高其穩(wěn)定性。通過優(yōu)化梁的截面形狀和尺寸，使其在滿足強度和剛度要求的前提下，盡可能提高穩(wěn)定性。在梁中施加預(yù)應(yīng)力，使其產(chǎn)生反向彎曲變形，從而抵消部分外載荷引起的彎曲變形，提高穩(wěn)定性。304材料力學(xué)性能對彎曲的影響03影響因素材料的種類、成分、熱處理狀態(tài)等都會影響其彈性模量，從而影響彎曲剛度。01彈性模量定義彈性模量是描述材料在彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的比例常數(shù)，反映了材料抵抗彈性變形的能力。02彎曲剛度與彈性模量關(guān)系彎曲剛度與材料的彈性模量成正比，彈性模量越大，彎曲剛度越高，材料抵抗彎曲變形的能力越強。材料彈性模量與彎曲剛度關(guān)系彎曲過程中的表現(xiàn)塑性材料在彎曲過程中，會經(jīng)歷彈性變形、塑性變形和斷裂三個階段。其中，塑性變形階段占據(jù)主導(dǎo)地位，材料會發(fā)生顯著的不可逆變形。塑性材料定義塑性材料是指在外力作用下，能發(fā)生顯著塑性變形而不破壞的材料。影響因素塑性材料的彎曲性能與其成分、組織結(jié)構(gòu)、加工狀態(tài)等因素有關(guān)。塑性材料在彎曲過程中的表現(xiàn)復(fù)合材料定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料通過物理或化學(xué)的方法組合而成的新材料。彎曲中的應(yīng)用復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，如高強度、高剛度、耐疲勞等，因此在彎曲構(gòu)件中有廣泛應(yīng)用。例如，碳纖維復(fù)合材料可用于制造高性能的彎曲梁、板等結(jié)構(gòu)件。影響因素復(fù)合材料的彎曲性能與其組分材料的性能、含量、分布以及界面結(jié)合狀態(tài)等因素有關(guān)。復(fù)合材料在彎曲中的應(yīng)用305實驗方法與測試技術(shù)確保實驗安全、可靠，能夠準(zhǔn)確反映材料在彎曲載荷下的力學(xué)行為。設(shè)計原則包括試樣準(zhǔn)備、加載裝置設(shè)置、加載速度與方式選擇、數(shù)據(jù)采集與處理等。實驗步驟在實驗過程中，需要注意觀察試樣的變形情況，防止試樣突然斷裂或加載裝置失效等意外情況發(fā)生。注意事項彎曲實驗設(shè)計原則及步驟應(yīng)變片粘貼技巧選擇合適的應(yīng)變片、清潔試樣表面、準(zhǔn)確粘貼應(yīng)變片、檢查粘貼質(zhì)量等。數(shù)據(jù)處理方法包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)平滑處理、應(yīng)變計算等。注意事項在數(shù)據(jù)處理過程中，需要注意剔除異常數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。應(yīng)變片粘貼技巧及數(shù)據(jù)處理方法包括光彈性法、云紋法、散斑干涉法等。光學(xué)測試技術(shù)種類在彎曲實驗中，可以利用光學(xué)測試技術(shù)觀察試樣表面的應(yīng)變分布情況，從而得到試樣在彎曲載荷下的應(yīng)力分布和變形規(guī)律。應(yīng)用實例光學(xué)測試技術(shù)具有非接觸、全場測量等優(yōu)點，但也存在對環(huán)境要求高、操作復(fù)雜等缺點。優(yōu)缺點分析光學(xué)測試技術(shù)在彎曲實驗中的應(yīng)用306彎曲問題在工程中的實際案例對橋梁在不同荷載作用下的彎曲變形進行計算，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。橋梁荷載分析根據(jù)橋梁的受力特點和使用環(huán)境，選擇合適的材料以抵抗彎曲變形和破壞。橋梁材料選擇優(yōu)化橋梁截面的形狀和尺寸，以提高橋梁的抗彎承載能力和經(jīng)濟性。橋梁截面設(shè)計橋梁設(shè)計中的彎曲問題考慮123分析建筑結(jié)構(gòu)中梁柱在荷載作用下的彎曲變形和內(nèi)力分布，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。梁柱彎曲研究樓板在均布荷載或集中荷載作用下的彎曲變形和承載能力，為樓板設(shè)計提供依據(jù)。樓板彎曲分析墻體在水平荷載（如風(fēng)荷載、地震作用）下的彎曲穩(wěn)定性和承載能力，以確保建筑的整體安全性。墻體彎曲建筑結(jié)構(gòu)中的彎曲現(xiàn)象分析彎曲構(gòu)件的剛度分析分析彎曲構(gòu)件在受力作用下的變形情況