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,梁高度变为原来的2倍,其余条件不变,则跨中截面最大弯曲应力是原来的( )。A. 1/4倍B. 1/2倍C. 1倍D. 2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,梁高度变为原来的2倍,其余条件不变,则跨中截面最大弯曲应力是原来的( )。
A. 1/4倍
B. 1/2倍
C. 1倍
D. 2倍
题目解答
答案
B. 1/2倍
解析
步骤 1:确定梁的弯曲应力公式
梁的弯曲应力公式为:\[ \sigma = \frac{M \cdot y}{I} \],其中,\[ \sigma \] 是弯曲应力,\[ M \] 是弯矩,\[ y \] 是截面的中性轴到最远点的距离,\[ I \] 是截面的惯性矩。
步骤 2:计算梁的惯性矩
对于矩形截面,惯性矩\[ I \]的计算公式为:\[ I = \frac{bh^3}{12} \],其中,\[ b \] 是截面的宽度,\[ h \] 是截面的高度。
步骤 3:分析梁高度变化对惯性矩的影响
当梁高度变为原来的2倍时,惯性矩\[ I \]变为原来的\[ 2^3 = 8 \]倍。
步骤 4:分析集中力变化对弯矩的影响
当集中力增大为2P时,弯矩\[ M \]也变为原来的2倍。
步骤 5:计算最大弯曲应力的变化
根据步骤 3 和步骤 4,最大弯曲应力变为原来的\[ \frac{2}{8} = \frac{1}{4} \]倍,但由于\[ y \]也变为原来的2倍,所以最大弯曲应力变为原来的\[ \frac{1}{4} \times 2 = \frac{1}{2} \]倍。
梁的弯曲应力公式为:\[ \sigma = \frac{M \cdot y}{I} \],其中,\[ \sigma \] 是弯曲应力,\[ M \] 是弯矩,\[ y \] 是截面的中性轴到最远点的距离,\[ I \] 是截面的惯性矩。
步骤 2:计算梁的惯性矩
对于矩形截面,惯性矩\[ I \]的计算公式为:\[ I = \frac{bh^3}{12} \],其中,\[ b \] 是截面的宽度,\[ h \] 是截面的高度。
步骤 3:分析梁高度变化对惯性矩的影响
当梁高度变为原来的2倍时,惯性矩\[ I \]变为原来的\[ 2^3 = 8 \]倍。
步骤 4:分析集中力变化对弯矩的影响
当集中力增大为2P时,弯矩\[ M \]也变为原来的2倍。
步骤 5:计算最大弯曲应力的变化
根据步骤 3 和步骤 4,最大弯曲应力变为原来的\[ \frac{2}{8} = \frac{1}{4} \]倍,但由于\[ y \]也变为原来的2倍,所以最大弯曲应力变为原来的\[ \frac{1}{4} \times 2 = \frac{1}{2} \]倍。