试求图示梁中点C的挠度与A、B端的转角。已知q、l、EI为常量。
解 写M(x)并作积分。由于整梁上的载荷在图示C处不连续,所以必须分别用M1(x)、M2(x)表示AC与CB段的弯矩,因而只能分段积分。求得约束力如图所示,于是
(0≤x≤l)
(a)
(b)
(l≤x≤2l)
(c)
(d)
四个积分常数可由A、B处的两个约束条件和C截面处的两个连续条件来共同确定。
根据挠度曲线的特征,轴线ACB变形后应仍为处处光滑连续的弹性曲线,因而可写出A、B处两个铰链提供的两个约束条件
W1(0)=0,W2(2l)=0
及C截面提供的两个连续条件
w1(l)=w2(l),θ1(l)=θ2(l)
代入式(a)~(d),可得到D1=D2=0,。
以下计算从略,最后求得
,
所得的结果表示于图上。1)当遇到梁上载荷不连续或截面尺寸变化(如变截面梁,阶梯轴)等情况,必须分段积分求挠度与转角。
2)注意到,在分段积分时如将M2(x)的第二项展开、化简,则反而会给定常数带来麻烦,将不再有D1=D2,C1=C2的简单结果,是不可取的。
3)本题分两段积分,共有四个积分常数。对于静定梁,也必能找到四个边界条件来确定四个待定常数。现在是两个约束条件、两个连续条件。如有多个载荷作用,分许多段,积分法会显得繁杂,还有许多其他方法供选择。查表叠加法是工程上常用方法之一。但积分法仍是基本方法(特别是单跨梁),体现了许多重要的基本概念。
4)从简支梁挠度曲线(图中虚线)可知,。求∣w∣max时可按求w(x)的极值条件θ(x)=dw(x)/dx=0确定其所在位置x,然后代入w(x)求得。由判断知,它必出现于CB段。现令式(c)
求解化简后的三次方程得
x=1.0805l,
它非常接近x=l处的叫,所以简支梁的最大挠度可近似取梁的中点挠度。