首页/文章/ 详情

力学概念| 推导挠度曲线的微分方程

2天前浏览70

 

细长梁的纯弯曲变形基于两个假设:(1)位于中性面内的纵轴的长度不变;(2)在变形过程中,梁的所有横截面保持平面并垂直于纵轴(图1)。

▲图1

根据上述假设,现在考虑弯矩如何使沿梁长度方向一个微段  的变形,如图2所示。变形前距离中性轴为  的位置长度为  (红色位置),变形后为  。根据应变的定义

▲图2

变形后  两端法线的交点即为曲率中心,由此确定了曲率半径  。由几何关系

(2)代入(1)得

由胡克定律

这表明,任意纵向纤维的正应力与它到中性层的距离成正比。在横截面上,任意点的正应力与该点到中性轴的距离成正比。亦即沿截面高度,正应力按直线规律变化,且在中性层处等于零,如图3所示。

▲图3

 轴的力矩之和为

式中积分

式(5)可以写成

式中  是梁轴线变形后的曲率。

▲图4

讨论弯曲变形时,以变形前的梁轴线为  轴,垂直向上的轴为  轴(图4),  平面为梁的纵向对称面。在对称弯曲的情况下,变形后梁的轴线将成为  平面内的一条曲线。挠曲线上横坐标为  的任意点的纵坐标用  来表示,它代表坐标为  的横截面的形心沿  方向的位移,称为挠度。这样,挠曲线的方程式可以写成

习惯上,把梁下侧受弯曲时的弯矩为正,挠曲线向下凸出,如图5所示。

▲图5

在我们选定的坐标系中(  轴向上为正),随着弧长  的增加,  也是增加的(逆时针转动),即正增量  对应的  也是正的。

根据平截面假设,弯曲变形前垂直于轴线(  轴)的横截面,变形后仍垂直于挠曲线。所以,截面转角  就是  轴与挠曲线法线的夹角。它应等于挠曲线的倾角,即等于  轴与挠曲线切线的夹角。故有

▲图6

类似的关系还有

在工程问题中,梁的挠度一般都远小于跨度,因此小变形情况下,转角  也是一个非常小的角度,因此

代入(7) 有

因此

由(7) 和(11)得

 



来源:数值分析与有限元编程
科普
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-04-06
最近编辑:2天前
太白金星
本科 慢慢来
获赞 12粉丝 21文章 336课程 0
点赞
收藏
作者推荐

从编码视角看数据类型转换

假定编译器规定char和short类型长度分别为8位和16位,执行下列C语言语句char c = -127;unsigned short us;us = (unsigned short) c; 之后,us的值是多少?这里涉及不同的数据类型转换。在CSAPP这本经典教材中,不同数据类型之间的转换实质就是对编码的重新解释。书中的原话是 ▲图1本文将数据类型转换分为两大类,一类是整型变量之间的数据类型转换,因为编码都是补码。另一类是涉及浮点类型,因其编码复杂。整型变量之间的数据类型转换C语言中,有一些整型变量类型的字长相同,如unsigned short和short。有一些整型变量类型的字长则不同,如char和short。整型变量之间的数据类型转换要抓住字长这一主要矛盾。这样一来,又将整型变量之间的数据类型转换分为两个小类,即相同字长和不同字长的类型之间的转换。相同字长的整型数据之间的转换如图2所示,4位机器码,解释成有符号数和无符号数,其数值是不同的。 ▲图2 如下的C语言语句short si = -32767;unsigned short usi = si; si的机器码是1000 0000 0000 0001 同样的机器码,解释成无符号整数就是32769不同字长的整型数据之间的转换char 、short、int、long这4种整型数据的表示范围不一样,很可能数据转换后精度缺失,此时就只能尽量保持转换前后的机器码相同或机器码部分相同。当机器字长较短的类型转为机器字长较长的类型时,若原数据为无符号类型,机器码高位进行0扩展,比如unsigned char uc = 254;short s = (short) uc; uc的机器码是1111 1110 s的机器码则需要补00000 0000 1111 1110 数值保持不变。若原数据为有符号类型,机器码高位进行符号扩展,比如char c = -127;unsigned short us = (short) c; c的机器码是1000 0001 us的机器码则需要补1,因为符号位是11111 1111 1000 0001 数值为65409。当机器字长较长的类型转为机器字长较短的类型时,编译器会将机器码截短处理,表示范围缩小,很可能出错。int i = -40832;short s = (short) i;char c = (char)i; i的机器码是1111 1111 1111 1111 0110 0000 1000 0000 s的机器码则需要截断高位的16位0110 0000 1000 0000 数值为24704。 c的机器码则需要截断高位的24位,仅保留低8位1000 0000 数值为-128.有浮点数参与的数据类型转换现有一个double类型变量 ,一个float类型变量 ,则表达式 是否成立?int、float、double之间也可以进行强制类型转换。上述3种类型数据的机器码表示并不相同(int型数据是32位有符号整数,用补码表示;float和double型数据分别是32位和64位浮点数,它们是基于IEEE754标准的编码表示)。且3种类型数据的表示范围和精度也不相同。因此在转换过程中编译器只能保证数值尽量相等,大多数情况下只是近似值。float类型的表示范围约为 ,而double类型的表示范围约为 ,IEEE754标准下,二者的编码结构如图3所示 ▲图3 时,值相同; 时,大数可能溢出,高精度发生舍入。 时,小数部分向0截断,大数可能溢出。因为int类型的范围小于float和double 时,值相同。 时,比较大的数无法精确表示。以下是GPT的回答 如下的C语言语句int i = 123456789;float f = (float) i; f的精度是否发生变化?以下是GPT的回答 推荐两本与GPT有关的书籍定制化GPTs(Custom GPTs)是由OpenAI推出的一种创新技术,它允许用户根据自己的特定需求和应用场景来创建定制版本的GPTs。定制化GPTs结合了用户自定义的指令、额外的专业知识以及多样化的技能,旨在为用户提供日常生活、工作或特定任务中的更多帮助和支持。 本书详细介绍了GPTs的概念、功能特点、创建第一个GPTs、指令使用技巧、知识库使用技巧,以及如何根据个人需求和应用场景创建定制化GPTs,如学习辅助类GPTs、个人成长类GPTs、办公助手类GPTs、电商和社交媒体类GPTs、短视频制作类GPTs等。 本书内容充实,语言通俗易懂,案例丰富,具有很强的可读性。它既适合初次接触AI技术的普通读者阅读,也适合有一定经验的AI从业者借鉴。此外,本书也适合那些需要了解最新ChatGPT技术动态的开发人员阅读。本书详细介绍了如何根据个人需求和应用场景创建定制化GPTs,为各个行业的创新者开辟了新的可能性,助力了各种新应用和服务的诞生。本书从理论到实战,由浅入深,对创建定制化GPTs的方法与技术进行了全方位的介绍,为希望深入了解并应用这一前沿技术的专业人士、开发者和爱好者提供了全面的学习指导。从而根据自己的需求定制和优化GPTs。 本书分四篇,共13章,包括ChatGPT介绍、定制化GPTs基础知识、GPTs使用场景介绍、GPTs创建步骤、使用GPTs的高级定制、使用Zapier完成自动作业、搭建LOGO制作助手GPT、搭建数学学习助手GPT、搭建邮件助手GPT、搭建插图助手GPT、搭建足球比赛查询GPT、GPT Store介绍、GPT Store上架实战。 本书内容详尽,原理论述简单明了,案例丰富,内容由浅入深,具有很强的可读性。它既适合初次接触AI技术的普通读者阅读,也适合有一定经验的AI从业者借鉴。此外,本书也适合那些需要了解最新ChatGPT技术的开发人员阅读。 来源:数值分析与有限元编程

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈