弯矩是受力构件截面上的内力矩的一种。通俗的说法:弯矩是一种力矩。另一种解释说法,就是弯曲所需要的力矩,下部受拉为正(上部受压),上部受拉为负(下部受压)。它的标准定义为:与横截面垂直的分布内力系的合力偶矩。
计算公式M=θ·EI/L,θ转角,EI转动刚度,L杆件的有效计算长度。
定义及内容
图4中,M就是弯矩作用,v就是剪力作用,n就是轴力作用。
区分正负
一般而言,在不同的学科中弯矩的正负有不同的规定。规定了弯矩的正负,就可以将弯矩进行代数计算。
对于土木工程结构中的一根梁(指水平向的构件),当构件区段下侧受拉时,我们称此区段所受弯矩为正弯矩;当构件区段上侧受拉时,我们称此区段所受弯矩为负弯矩。
PKPM给出的弯矩方向:
作用力方向(对基础):轴力 N 压为正(↓);
弯矩 M 顺时针为正(-↓);
剪力 V 顺时针为正(→)。
计算公式
弯矩公式:
(Mmax表示最大弯矩,F表示外力,L即为力臂)。
弯矩图
(1)在梁的某一段内,若无分布载荷作用,即q(x)=0,由d²M(x)/dx²=q(x)=0可知,M(x)是x的一次函数,弯矩图是斜直线。
(2)在梁的某一段内,若作用分布载荷作用,即q(x)=常数,则d²M(x)/dx²=q(x)=常数,可以得到M(x)是x的二次函数。弯矩图是抛物线。
(3)在梁的某一截面内,若Fs(x)=dM(x)/dx=0,则在这一截面上弯矩有一极值(极大或极小)。即弯矩的极值发生在剪力为零的截面上。
叠加原理
图6-9 a、b、c分别画出了同一根粱AB受q、M0两种载荷作用、q单独作用及M0单独作用的三种受力情况。
在q、M0共同作用时
VA=ql/2+M0/l VS=ql/2+M0/l
从计算结果中可以看到,梁的支座反力和弯矩都是荷载(q、M0)的一次函数,即反力或弯矩与荷载成线性关系。这时,g、M0共同作用F所产生的反力或弯矩等于g与M0单独作用时所产生的反力或弯矩的代数和: