题目
矩形截面简支钢梁,跨中受集中力P作用。试问,当集中力增大为2P,梁宽变为原来的2倍,其余不变,则跨中截面最大弯曲应力是原来的( )。A. 2倍 B. 1倍 C. 1/2倍 D. 1/4倍
矩形截面简支钢梁,跨中受集中力P作用。试问,当集中力增大为2P,梁宽变为原来的2倍,其余不变,则跨中截面最大弯曲应力是原来的( )。
A. 2倍B. 1倍
C. 1/2倍
D. 1/4倍
题目解答
答案
B
梁的跨中弯矩应力为
。当外力P增大为2P时,弯矩M也增大为2M。当梁的宽度变为原来的2倍时,截面抵抗矩模量W也增大为原来的2倍,所以弯曲应力不变。

解析
考查要点:本题主要考查弯曲正应力公式及其影响因素,重点在于理解截面抵抗矩与弯矩变化对弯曲应力的影响关系。
解题核心思路:
- 弯曲正应力公式:$\sigma = \dfrac{M}{W}$,其中$M$为弯矩,$W$为截面抵抗矩。
- 弯矩变化:集中力增大为2倍时,跨中弯矩$M$也增大为2倍。
- 截面抵抗矩变化:矩形截面的$W = \dfrac{b h^2}{6}$,当宽度$b$增大为2倍时,$W$增大为2倍。
- 综合判断:$M$和$W$同倍数变化,最终弯曲应力保持不变。
破题关键点:
- 明确公式中各变量的关联,尤其是$M$和$W$的倍数变化关系。
- 截面尺寸变化对$W$的影响需准确计算,避免混淆宽度和高度的影响。
弯曲正应力公式分析
弯曲正应力公式为:
$\sigma = \dfrac{M}{W}$
其中:
- $M$为梁截面的弯矩;
- $W$为截面对中性轴的抵抗矩,矩形截面的$W = \dfrac{b h^2}{6}$($b$为宽度,$h$为高度)。
弯矩变化
原梁受集中力$P$时,跨中弯矩为:
$M = \dfrac{P L}{4}$
当集中力增大为$2P$时,新弯矩为:
$M' = \dfrac{2P L}{4} = 2M$
截面抵抗矩变化
原截面宽度为$b$,抵抗矩为:
$W = \dfrac{b h^2}{6}$
当宽度变为$2b$时,新抵抗矩为:
$W' = \dfrac{(2b) h^2}{6} = 2 \cdot \dfrac{b h^2}{6} = 2W$
应力计算
原应力为:
$\sigma = \dfrac{M}{W}$
新应力为:
$\sigma' = \dfrac{M'}{W'} = \dfrac{2M}{2W} = \dfrac{M}{W} = \sigma$
因此,弯曲应力不变。