日常生活中用扁担挑重物时,扁担会明显向中间弯曲,且绝大多数情况下扁担都是从中间位置发生断裂?
从材料力学角度分析,扁担可等效为对称受力的简支梁,人体肩膀为支撑支点,两端重物为向下的集中载荷。在这种受力状态下,扁担整体的弯矩分布并不均匀,跨中位置弯矩数值最大,产生的弯曲变形和内部弯曲正应力也最大,是整根扁担的最危险截面。扁担两端靠近支点处弯矩趋近于零,应力极小,几乎不会产生损伤。当承载的重物越重、扁担越长,跨中弯矩会进一步增大,材料内部应力随之升高。当应力超过扁担材料的许用应力时,就会产生不可逆的塑性变形,最终发生断裂。生活中扁担多设计成中间宽厚、两端偏薄的形态,就是为了增大中间截面的抗弯性能,减小最大弯曲应力,提升承重能力,防止断裂。