集中载荷100N作用在矩形截面简支梁的弯曲变形数学表达式,梁的高度为20mm,材料的弹性模量为210000MPa,并以左侧端点为原点绘制出整个梁的弯矩、转角和挠度曲线。MATLAB
时间: 2024-12-20 20:20:39 浏览: 7
集中力的作用下,矩形截面简支梁的弯曲变形通常涉及静力学分析中的挠度公式。对于这类问题,我们可以使用欧拉-伯努利假设,其中弯矩M、挠度y和转角θ之间的关系可以用以下线性关系表示:
弯矩分布方程(沿长度x):
\[ M(x) = -\frac{P}{L} x \]
其中 \( P \) 是集中力(这里是100N),\( L \) 是梁的总长度。
简支边界条件给出挠度和转角在两端点处为零:
\[ y(0) = y(L) = 0 \]
\[ \theta(0) = \theta(L) = 0 \]
挠度y与弯矩的关系(对于简支梁):
\[ y(x) = \frac{M(x)}{EI} \cdot x^2 \]
其中E是弹性模量(210000 MPa,即210 GPa),I是截面惯性矩。
转角θ的计算需要积分弯矩得到曲率κ,然后积分曲率得到转角:
\[ \theta(x) = \int_0^x \frac{d\theta}{dx'} dx' = \int_0^x \frac{M(x')}{EI} dx'^2 \]
在MATLAB中,你可以编写这样的程序来求解上述方程并绘制结果:
```matlab
% 定义变量
P = 100; % 集中力 (N)
L = ...; % 梁的实际长度 (m)
E = 210e9; % 弹性模量 (Pa)
I = ...; % 截面惯性矩 (m^4)
% 弯矩分布
M = -P * x ./ L;
% 计算挠度和转角
x_values = linspace(0, L, 100); % 分段点
y_values = M ./ (E*I) .* x_values.^2;
theta_values = integral(@(x) M(x) ./ (E*I), 0, x_values);
% 绘制结果
figure;
subplot(3,1,1);
plot(x_values, M, 'LineWidth', 2);
xlabel('长度 (m)');
ylabel('弯矩 (Nm)');
title('弯矩分布');
subplot(3,1,2);
plot(x_values, y_values, 'LineWidth', 2);
xlabel('长度 (m)');
ylabel('挠度 (m)');
title('挠度曲线');
subplot(3,1,3);
plot(x_values, theta_values, 'LineWidth', 2);
xlabel('长度 (m)');
ylabel('转角 (rad)');
title('转角曲线');
```
你需要提供实际的梁长L以及惯性矩I才能继续计算。同时,MATLAB函数`integral`在这里用于数值积分,如果要精确到每个点的转角,可以使用其他方法如四阶辛普森法则或数值积分库如`quadgk`。
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