懸臂樑的撓度和長度的比值超過多少就不能簡化成懸臂樑模型?

即比值超過多少,懸臂樑模型的計算公式就不適用了,就不能當做是懸臂樑?


謝邀,乍一看容易,仔細一想這問題其實挺難。

梁模型默認變形是彎曲變形。

跨高比太大時。按照普通梁的承載力計算公式計算,破壞就是公式的邊界。

當梁跨高比太小的時候,變形是剪切變形,梁公式不再適用(不是不能使用)。但是,彎曲變形和剪切變形之間沒有嚴格界限,任何懸臂構件兩者都存在,只是權重不同。一般所謂的懸臂樑經驗比是6~8,這個值不完全是適用公式的界限。按照書上說,彈性理論下當跨高比為5時,誤差也才不超過1%,再具體我沒看。

我只能幫到這裡了。

下面是我自己瞎想,可以探討。。定性的說,取決於破壞形態。假設一根懸臂樑,懸挑長度是1,高度是1,遠端集中力是1,材料極限值也是1。樑上和梁下單元體都是純拉壓狀態,梁中性軸單元體是純剪狀態,樑上下單元體破壞是彎曲破壞,梁中單元體破壞是剪切破壞,此時這根懸挑梁剛好就在兩種破壞形態的交接點上。如果懸挑再遠就偏向於彎曲變形,適用於普通梁受彎公式。如果梁在加高,就偏向於剪切變形,受彎公式不適用,所以界限跨高比就是1了(不知道對不對)。但實際情況很複雜,首先梁不是均質彈性材料,其次外力也很多種,再考慮到剪切滯後等等。這事情就太麻煩了。。。還有一種簡單的辦法,就是取一些節點,從計算結果里看他們的位移變形是不是線性變化。

結構狗不會壓著界限走,盡量離得遠遠的,一般不會遇到這種極限問題(我沒遇到過),否則有人質疑真是說不清,梁就得有梁的樣子,牆就得有牆的樣子。我先假定一個構件就是梁,然後千方百計讓它的受力像一根梁,這是正向思維。

另外,撓度是正常使用極限狀態,看撓度值沒用。


在推導撓曲線公式時,用到了一個假設是梁的彎曲變形是小變形,因此圖中 ds 可以近似的用 dx 代替,並且 	hetaapprox tan	heta = frac{dv}{dx}

所以 frac{1}{
ho}=frac{d	heta}{ds}approxfrac{d	heta}{dx}=frac{d^2v}{dx^2}

frac{1}{
ho}=frac{M}{EI}

然後二次積分求出撓度 v

如果嚴格要求的話, 	hetaleq5° 才能使用近似

所以 frac{v}{L}leq tan 5° 時才能使用小撓度梁模型進行計算。

[1]《材料力學》.鐵木辛柯


從設計的角度,懸臂樑就是懸樑,都得做彎、剪等驗算


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