题目
梁在某一段内作用有向下的分布力时,则在该段内M图是一条()。A. 上凸曲线;B. 下凸曲线;C. 带有拐点的曲线;D. 斜直线。
梁在某一段内作用有向下的分布力时,则在该段内M图是一条()。
A. 上凸曲线;
B. 下凸曲线;
C. 带有拐点的曲线;
D. 斜直线。
题目解答
答案
A. 上凸曲线;
解析
考查要点:本题主要考查梁在分布荷载作用下弯矩图(M图)的形状判断,涉及剪力图与弯矩图的关系以及荷载集度对弯矩图曲率的影响。
解题核心思路:
- 荷载集度与弯矩图的关系:弯矩图的二阶导数等于荷载集度$q$。当$q$向下(负值)时,弯矩图的二阶导数为负,导致曲线上凸。
- 剪力图对弯矩图的影响:剪力是弯矩图的斜率。分布荷载作用下,剪力图呈现线性变化,进一步影响弯矩图的曲率。
破题关键点:
- 明确荷载方向与符号:向下荷载对应$q<0$。
- 二阶导数的几何意义:$q<0$时,弯矩图开口向下,即上凸曲线。
关键步骤分析
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荷载集度与弯矩图的关系
根据梁的内力微分关系:- 剪力微分:$\frac{dV}{dx} = q$
- 弯矩微分:$\frac{dM}{dx} = V$
- 二阶导数:$\frac{d^2M}{dx^2} = q$
当$q$为向下荷载($q<0$)时,$\frac{d^2M}{dx^2} < 0$,说明弯矩图的曲率向下,即上凸曲线。
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剪力图对弯矩图的影响
- 若$q<0$,剪力$V$随$x$增大而线性减小(斜率为负)。
- 弯矩图的斜率为$V$,当$V$从正值逐渐减小到负值时,弯矩图的斜率逐渐减小,最终变为负值,形成上凸曲线。