题目
挠曲线近似微分方程 y''=(M(x))/(EI) 成立的条件是()。A. 材料服从胡克定律;B. 梁的变形属于小变形;C. 挠曲线在xy平面内;D. 以上条件同时满足。
挠曲线近似微分方程 $y''=\frac{M(x)}{EI}$ 成立的条件是()。
A. 材料服从胡克定律;
B. 梁的变形属于小变形;
C. 挠曲线在xy平面内;
D. 以上条件同时满足。
题目解答
答案
D. 以上条件同时满足。
解析
本题考察挠曲线近似微分方程 $y''=\frac{M(x)}{EI}$ 的成立条件,需结合材料力学中梁弯曲变形的基本假设分析:
1. 材料服从胡克定律(选项A)
挠曲线微分方程中涉及 $EI$(弯曲刚度),$E$ 为弹性模量,仅当当材料服从胡克定律(应力与应力成正比)时,$E$ 才是常数,$EI$ 才能作为常数使用。若材料不服从胡克定律,$E$ 不再为常数,方程无法成立。
2. 梁的变形属于小变形(选项B)
推导挠曲线微分方程时,假设梁的变形很小(挠度远小于跨度),因此可忽略剪力对变形的影响(剪力引起的附加弯矩可忽略),并近似用 $\rho \approx \frac{1}{y''}$(曲率近似公式)。若若变形较大,该近似不成立,方程需修正。
3. 挠曲线曲线在xy平面内(选项C)
方程 $y''=\frac{M(x)}{EI}$ 中,$y$ 是梁截面形心在xy平面内的挠度,$M(x)$ 是该平面内的弯矩。若挠曲线不在xy平面内(如发生扭转或空间弯曲),需考虑多个平面的弯矩和扭矩,方程形式将完全不同。
结论
三个条件需同时满足,方程才成立。