题目
几何形状相同的两个梁,一根为铝材,另一个为钢材,若两根梁受力状态也相同,则它们的()。A. 弯曲应力和轴线曲率均相同B. 弯曲应力和轴线曲率均不相同C. 弯曲应力不同,轴线曲率相同D. 弯曲应力相同,轴线曲率不同
几何形状相同的两个梁,一根为铝材,另一个为钢材,若两根梁受力状态也相同,则它们的()。
A. 弯曲应力和轴线曲率均相同
B. 弯曲应力和轴线曲率均不相同
C. 弯曲应力不同,轴线曲率相同
D. 弯曲应力相同,轴线曲率不同
题目解答
答案
D. 弯曲应力相同,轴线曲率不同
解析
本题考查材料力学中梁的弯曲应力和轴线曲率的相关知识。解题的关键在于理解弯曲应力和轴线曲率的计算公式,并分析不同材料对它们的影响。
1. 分析弯曲应力
弯曲应力的计算公式为$\sigma=\frac{M y}{I_z}$,其中$\sigma$为弯曲应力,$M$为梁所受的弯矩,$y$为所求应力点到中性轴的距离,$I_z$为梁横截面绕中性轴的惯性矩。
已知两根梁几何形状相同,这意味着它们的横截面尺寸相同,所以$I_z$相同;两根梁受力状态也相同,即它们所受的弯矩$M$相同;对于同一位置的点,$y$也相同。
由于$M$、$y$、$I_z$都相同,根据弯曲应力公式可知,两根梁的弯曲应力$\sigma$相同。
2. 分析轴线曲率
梁的轴线曲率公式为$\frac{1}{\rho}=\frac{M}{E I_z}$,其中$\frac{1}{\rho}$为轴线曲率,$E$为材料的弹性模量。
虽然两根梁的$M$和$I_z$相同,但铝材和钢材是不同的材料,它们的弹性模量$E$不同。
因为$E$不同,$M$和$I_z$相同,根据轴线曲率公式可知,两根梁的轴线曲率$\frac{1}{\rho}$不同。