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挠度计算公式的基本推导

2017-09-06 10:50:25  阅读:8115 来源:本站原创 作者:本多RuRu

     随着科学技术的进步以及建筑设计的发展,力学建筑不仅坚固,而且给人一种踏实舒服的感觉,那么一些工程建设就需要精确的科学计算之后,然后才开始进行工程的开发,下面小编就为大家简单的叙述一下挠度计算公式,以帮助一些建筑的设计完成。

第一步:

  1. 荷载的力作用在跨中时挠度的计算方式是:fmax=(P·L3)/(48×E·I)

  2. 荷载作用在任意一点时挠度的计算方式:fmax={P·L1·L2(L+L2)·[3×L1·(L+L2)]1/2}/(27×E·I·L)。

也就是说这两种情况我们如果进行分析的话,我们会发现集中荷载作用在任意一点时,也就是说任意一点可以是中点,那么上面的式就会包含式,而式知识挠度公式中的一个特例,当然也就是L1=L2= L/2这种情况。那么我们就可以这样思考了,将L1=L2= L/2代入式中,max={P·L1·L2(L+L2)·[3×L1·(L+L2)]1/2}/(27×E·I·L)。

     ={P·L/2·L/2(L+L/2)·[3×L/2·(L+L/2)]1/2}/(27×E·I·L)

={P·L2/4·(3L/2)·[9×L2/4]1/2}/(27×E·I·L)

={P·(3L2/8)·[3×L/2] }/(27×E·I)

=  P·(9L3/16)/(27×E·I)

=(P·L3)/(48×E·I)

这样也就验算了以上的思想了。

第二步:

简单的推导过程:

我们以简支梁来为例:全粱应将其分为两段

对于梁的左段来说,则当0≤X1≤L1时,其弯矩方程可以表示为:

Mx1=(P·L2/L)·X;设f1为梁左段的挠度,则由材料力学。

E·I·f1//=(P·L2/L)·X

积分得E·I·f1/=(P·L2/L)·X2/2+C1   

二次积分:E·I·f1=(P·L2/L)·X3/6+C1X+D1   

因为X1等于零时:

简支梁的挠度f1等于零(边界条件)

将X1=0代入(2)得D1=0

而对于梁的右段,即当L1≤X2≤L时,其弯矩方程可以表现为:

MX2=(P·L2/L)·X-P·(X-L1);

设f2为梁右段的挠度,则由材料力学

E·I·f2//=(P·L2/L)·X-P·(X-L1)

积分得E·I·f2/=(P·L2/L)·X2/2-[P(X-L1)2/2]+C2      ƒ

二次积分:E·I·f2=[(P·L2/L)·X3/6]-[P·(X-L1)3/6]+C2X+D2   

将左右段连接,则可以

①在X=0处,f1=0;

②在X=L1处,f1/= f2/(f1/、 f2/为挠曲线的倾角);

③在X=L1处,f1= f2;

④在X=L处,f2=0;

由以上四条件求得(过程略):C1= C2= -[(P·L2)/6 L]·(L2-L22);D1=D2=0。

代入公式ƒ整理即得:

对于左段   0≤X≤L1

E·I·f1/=(P·L2/L)·X2/2+C1            (1)

          = P·L2/6L ·[3X2-(L2-L22)]          (5)

E·I·f1=(P·L2/L)·X3/6+C1X+D1          (2)

= (P·L2/6×L)·[X3-X(L2-L22)]               (6)

对于右段  L1≤X≤L

E·I·f2/=(P·L2/L)·X2/2-[P·(X-L2)2/2]+C2         (3)

= (P·L2/6×L)·[3X2-(L2-L22)]-[ P/2·(X-L1)2]        (7)

E·I·f2=[(P·L2/L)·X3/6]-[P·(X-L1)3/6]+C2X+D2         (4)

= (P·L2/6L)·[X3-X(L2-L22)] -[P/6·(X-L1)3]          (8)

等一一对应的过程式。

第三步:按以上基础继续进行:

     若L1>L2,则最大挠度显然在左段内,命左段的倾角方程(5)f /等于零,即得最大挠度所在之位置,于是

P·L2 /6L·[3X2-(L2-L22)] =0

则:3X2-(L2-L22)= 0

得:X=[(L2-L22)/3]1/2                        (9)

将(9)式代入(6)式即得最大挠度

fmax= -[P·L2·(L2-L22)3/2]/ [9×31/2×L·E·I]                  (10)

展开即得:

fmax=-{(P·L1·L2·(L+L2)·[3×L1·(L+L2)]1/2)}/(27×E·I·L)。

  这就是公式的推导过程,对于非专业人士可能不会十分清楚小编这样希望给专业人士一个帮助性的指引,希望有关人士可以在建筑上能够得以应用。以上就是有关挠度计算公式的内容,希望能对大家有所帮助!

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