静定梁内力图课件

学习内容梁的反力计算和截面内力计算的截面法和直接法；内力图的形状特征；叠加法，多跨静定梁的几何组成特点和受力特点；静定梁的弯矩图和剪力图绘制。学习内容13.1截面内力计算截面内力计算1、平面杆件的截面内力分量及正负规定：轴力N(normalforce)截面上应力沿轴线切向的合力以拉力为正。剪力Q(shearingforce)截面上应力沿轴线法向的合力以绕隔离体顺时针转为正。弯矩M(bendingmoment)截面上应力对截面中性轴的力矩。不规定正负，但弯矩图画在拉侧。3.1截面内力计算1、平面杆件的截面内力分量及正负规定2静定梁内力图课件32、截面内力计算的基本方法是截面法截面内力计算的基本方法是截面法，也可直接由截面一边的外力求出内力。内力的直接算式为：轴力=截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和。剪力=截面一边的所有外力沿轴法向投影代数和，如外力绕截面形心顺时针转动，投影取正否则取负。弯矩=截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。弯矩及外力矩产生相同的受拉边。2、截面内力计算的基本方法是截面法，也可直接由截面一边的外力4例题1截面计算举列例题1截面计算举列5N2=50N1=1410.707=100kNQ1=M1=125(下拉）=50kN141cos45o=812.5kNm+1410.70710505 5/25Q2=141sin45100kNM2所以：M2375kN.m（左拉）求截面1、截面2的内力5m5m5m5m215kN/m50kN141kN125kN.m45505 125 1410.7075375kN.m+55 1410.707=25kN50+(取外力矩顺时针转向为正方向)(取外力矩逆时针转向为正方向)注意：外力矩的正负是为了区分它的两种不同的转向。N2=50N1=1410.707=100kNQ1=M1=163.2内力图形状特征内力图形状特征内力图的形状特征3.2内力图形状特征内力图的形状特征7在自由端、铰结点、铰支座处的截面上无集中力偶作用时，该截面弯矩等于零（如图1-(a)C右截面、图1-(b)A截面），有集中力偶作用时，该截面弯矩等于这个集中力偶，受拉侧可由力偶的转向直接确定（如图1-(a)C左截面和D截面）。在刚结点上，不仅要满足力的投影平衡，各杆端弯矩还要满力矩平衡条件M=0。尤其是两杆相交刚结点上无外力偶作用时，两杆端弯矩等值，同侧受拉（如图1-(a)结点B、图1-(b)结点B）。定向支座、定向连接处Q=0，Q=0段M图平行轴线（如图1-(a)AB杆端、图1-(b)BC、CD段）。内力图与荷载的对应关系见表3-1。在自由端、铰结点、铰支座处的截面上无集中力偶作用时，该截面8静定梁内力图课件9静定梁内力图课件103.3叠加法绘弯矩图叠加法绘弯矩图首先求出两杆端弯矩，连一虚线，然后首先求出两杆端弯矩，连一虚线，然后以该虚线为基线，叠加上简支梁在跨间以该虚线为基线，叠加上简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图。荷载作用下的弯矩图。3.3叠加法绘弯矩图首先求出两杆端弯矩，连一虚线，然11M1、简支梁情况弯矩图叠加，是指竖标相加，而不是指图形的拼合 M(x)=M(x)+M(x)竖标MM、M都垂直杆轴AB，而不是垂直虚线AB。MAMBqMAMBMqMAMBMAMBMMMM1、简支梁情况弯矩图叠加，是指竖标相M(x)=M(122、直杆段情况QAQB(b)MAMB图c中的简支梁与图b中的杆段受力相同。因此，结构中的任意直杆段都可以采用叠加法作弯矩图，作法如下：首先求出两杆端弯矩，连一虚线，然后以该虚线为基线，叠加上简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图。ABMAMBNANB(c)QAQBMAMB直杆、小变形情况下，轴力对弯矩无影响。2、直杆段情况QAQB(b)MAMB图c13例题2叠加法举列例题2叠加法举列14l/2ll/2qlqlql/8qlqABDFEM图qlql2/4ql2/8ql2/2l/2ll/2qlqlql/8q1510kN/m15kN60kN.m2m2m2m2m20M图(kN.m)305553030m/2m/2m3030303030303030303010kN/m15kN60kN.m2m2m2m2168kN4kN/mABCGEF16kN.m1m1m2m2m1m1m26430237828RA=17kNRB=7kN4888M图（kN.m）8kN4kN/mABCG17注意：弯矩图叠加是竖标相加，不是图形的拼合；要熟练地掌握简支梁在跨中荷载作用下的弯矩图；利用叠加法可以少求或不求反力，就可绘制弯矩图；利用叠加法可以少求控制截面的弯矩；问题越复杂外力越多，叠加法的优越性越突出。注意：183.4多跨静定梁多跨静定梁1、从几何构造看从几何构造看，多跨静定梁由基本部分及附属部分组成。将各段梁之间的约束解除仍能平衡其上外力将各段梁之间的约束解除仍能平衡其上外力的称为基本部分的称为基本部分,不能独立平衡其上外力的称不能独立平衡其上外力的称为附属部分。为附属部分。附属部分是支承在基本部分的。图示多跨静定梁中ABC，DEFG是基本部分，CD，GH是附属部分。其层次图如图所3.4多跨静定梁1、从几何构造看，多跨静定梁由基本部分19静定梁内力图课件202、受力特点：、受力特点：由构造层次图可得到多跨静定梁的由构造层次图可得到多跨静定梁的受力特点为：受力特点为：力作用在基本部力作用在基本部分时附属部分不受分时附属部分不受力，力作用在附属部分时附属部分和基本部力，力作用在附属部分时附属部分和基本部分都分都受力。受力。3、计算步骤、计算步骤：多跨静定梁可由平衡条件求出全：多跨静定梁可由平衡条件求出全部反力和内力，部反力和内力，但为了避免解联立方程，但为了避免解联立方程，应先算应先算附属部分，再算基本部分。附属部分，再算基本部分。2、受力特点：由构造层次图可得到多跨静定梁的受力特点为：力作21例题3多跨静定梁举例例题3多跨静定梁举例22多跨静定梁是主从结构，其受力特点是：力作用在基本部分时附属部分不受力，力作用在附属部分时附属部分和基本部分都受力。多跨静定梁可由平衡条件求出全部反力和内力，但为了避免解联立方程，应先算附属部分，再算基本部分。qaaaa2aaaaqqaqaqaqa2qaqa/2qa/2qaqa/2-3qa/49qa/4qqa2qaqa2qaqa2qaqa/2qa/2qa/2qa/2qa/2qa/2qaqaqaqa/2qa/2-3qa/49qa/4-3qa/49qa/4多跨静定梁是主从结构，其受力特点是：力作用在基本部23qaaaa2aaaaqqa3qa/49qa/4qa/22qaqaqaqaqa/47qa/4qa/2qa/2qa/2qaqqaqa2qa2qa2/2qa2/2qa2/2Q图（kN）M图（kN.m）qaaaa2aaaaqqa3qa/492440k N20k N/m2m2m2m1m2m2m1m4m2m80k NmABCDEFGH40404020205040M (kNm)4040kN20kN/m2m2m2m1m2m2m1m4m2m25例：确定图示三跨连续梁C、D铰的位置，使边跨的跨中弯矩与支座处的弯矩的绝对值相等qxlllxAGBCDEFql/2MG可按叠加法求得：lx633-=qlqxxxlq1222)2(22=+-qlMB122=解得：代入上式：解得：MGMG例：确定图示三跨连续梁C、D铰的位置，使边跨的跨中弯矩26AGBCDEFqMG=ql2/12MB=ql2/12ql2/24l/2MG=ql2/8由于多跨静定梁设置了带伸臂的基本部分，这不仅使中间支座处产生了负弯矩，它将降低跨中正弯矩;另外减少了附属部分的跨度。因此多跨静定梁较相应的多个简支梁弯矩分布均匀，节省材料，但其构造要复杂一些！AG27