21. 求图所示在均布横向载荷作用下,纵横弯曲问题的最大挠度及弯矩。若q=20kN/m,F=200kN,l=3m,杆件为20a工字钢。试计算杆件的最大正应力及最大挠度。
【正确答案】解:如图所示,由梁结构和载荷的对称性,取梁的一半进行分析。
根据图中所示坐标系,可得弯矩方程:

令

上式可变形为:

其通解为:

由边界条件:x=0时,

可得:

则挠曲线方程为:

将挠曲线方程代入弯矩方程整理得:

故最大挠度发生在

有:

且最大弯矩:

查型钢表20a工字钢的截面性质:I=2370cm
4,W=237cm
3,A=35.578cm
2 则

解得k=0.2005m
-1 故梁内最大挠度:

最大弯矩值:

最大正应力:

【答案解析】