本章重点:梁的内力图;梁的应力和强度条件;正应力计算。
本章难点:平面弯曲的概念;正应力计算模型的建立;扰度、转角的概念;梁的变形计算和刚度条件。
与杆的拉压、轴的扭转一样,弯曲是又一种形式的基本变形。承受弯曲作用的杆,称之为梁。本章研究梁的应力和变形。
工程中最常见的梁,可以分为三类,即简支梁、外伸梁和悬臂梁。
由一端为固定铰,另一端为滚动铰链支承的梁,称为简支梁;若固定铰、滚动铰支承位置不在梁的端点,则称为外伸梁(可以是一端外伸,也可以是二端外伸);一端为固定端,另一端自由的梁,则称为悬臂梁。分别如图9.1(a)、(b)、(c)所示。
在平面力系的作用下,上述简支梁、外伸梁或悬臂梁的约束力均为三个,故约束力可以由静力平衡方程完全确定,均为静定梁。
工程中常见的梁,其横截面一般至少有一个对称轴,如图10.2(a)所示。此对称轴与梁的轴线共同确定了梁的一个纵向对称平面,如图10.2(b)。如果梁上的载荷全部作用于此纵向对称面内,则称平面弯曲梁。平面弯曲梁变形后,梁的轴线将在此纵向对称面平面内弯曲成一条曲线,此曲线称为平面弯曲梁的挠曲线。
这种梁的弯曲平面(即由梁弯曲前的轴线与弯曲后的挠曲线所确定的平面)与载荷平面(即梁上载荷所在的平面)重合的弯曲,称为平面弯曲。
平面弯曲是最基本的弯曲问题,本章仅限于讨论平面弯曲。与前面研究拉压、扭转问题一样,先研究梁的内力,再由平衡条件、变形几何关系及力与变形间的物理关系研究梁横截面上的应力,进而研究梁的变形,最后讨论梁的强度与刚度。