[精品]按叠加原理作弯矩图.ppt
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1、精品按叠加原理作弯矩图 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1一、弯曲实例一、弯曲实例8-1 8-1 平面弯曲的概念及工程实例平面弯曲的概念及工程实例工厂厂房的天车大梁工厂厂房的天车大梁火车的轮轴:火车的轮轴:FFFF楼房的横梁:楼房的横梁:阳台的挑梁:阳台的挑梁:二、弯曲的概念:二、弯曲的概念:受力特点受力特点作用于杆件上的作用于杆件上的外力外力都都垂直垂直于杆的于杆的轴线轴线。变形特点变形特点杆轴线由杆轴线由直线直线变为一条变为一条曲线曲线。主要产生
2、弯曲变形的杆主要产生弯曲变形的杆-梁梁。三、平面弯曲的概念:三、平面弯曲的概念:受力特点受力特点作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线,且都在作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线,且都在 梁的纵向对称平面内梁的纵向对称平面内。变形特点变形特点杆的轴线在梁的纵向对称面内由直线变为一条平杆的轴线在梁的纵向对称面内由直线变为一条平 面曲线。面曲线。纵向对称面纵向对称面MF1F2q平面弯曲平面弯曲8-2 8-2 静定梁的分类(三种基本形式)静定梁的分类(三种基本形式)M 集中力偶集中力偶q(x)分布力分布力1 1、悬臂梁:、悬臂梁:2 2、简支梁:、简支梁:3 3、外伸梁:、外伸梁:集中力集中力Fq 均布力
3、均布力LLLL(L称为梁的跨长)称为梁的跨长)一、弯曲内力的确定(截面法):一、弯曲内力的确定(截面法):例例已知:如图,已知:如图,F,a,l。求:距求:距A 端端 x 处截面上内力。处截面上内力。FAYFAXFBYFABFalAB解:解:求外力(支座反力)求外力(支座反力)8-3 8-3 剪力方程与弯矩方程剪力方程与弯矩方程ABFFAYFAXFBYmmx求内力求内力FsMMFs 弯曲构件内力:弯曲构件内力:剪力,剪力,弯矩。弯矩。FAYACFBYFC研究对象:研究对象:m-m 截面的左段:截面的左段:若研究对象取若研究对象取m-m 截面的右段:截面的右段:ABFFAYFAXFBYmmxFs
4、MMFs1.弯矩:弯矩:M 构件受弯时,横截面上构件受弯时,横截面上存在垂直于截面的内力偶矩存在垂直于截面的内力偶矩(弯矩)。(弯矩)。AFAYCFBYFC2.剪力:剪力:Fs 构件受弯时,横截面上存在切构件受弯时,横截面上存在切于截面的内力(剪力)。于截面的内力(剪力)。二、弯曲内力的符号规定二、弯曲内力的符号规定:剪力剪力Fs:弯矩弯矩M:Fs(+)Fs(+)Fs()Fs()M(+)M(+)M()M()例例:求求1-1、2-2截面处的内力。截面处的内力。qLM1解解qqLab11221-1 1-1 截面截面2-2 2-2 截面截面qLM2x2例例:求图所示梁求图所示梁1-1、2-2截面处的
5、内力。截面处的内力。aaaABCDFa11221.3a0.5aF解:(解:(1 1)确定支座反力)确定支座反力(2 2)求内力)求内力1-1截面取左侧考虑:2-2截面取右侧考虑:1.2kN/m0.8kNAB1.5m 1.5m3m2m1.5m1122例例:梁梁1-1、2-2截面处的内力。截面处的内力。解:(解:(1 1)确定支座反力)确定支座反力RARB(2)1-1(2)1-1截面左段右侧截面:截面左段右侧截面:2 2-2 2截面右段左侧截面:截面右段左侧截面:RA三、剪力方程、弯矩方程三、剪力方程、弯矩方程:剪力方程剪力方程弯矩方程弯矩方程 反映梁横截面上的剪力和弯反映梁横截面上的剪力和弯矩随
6、截面位置变化的函数式矩随截面位置变化的函数式 显示剪力和弯矩随截面位移的变化规律的图形则分别称为剪力图和弯矩图。(-)注意:弯矩图中正的弯矩值绘在 x 轴的下方(即弯矩值绘在弯曲时梁的受拉侧)。lqAB画剪力图和弯矩图的步骤画剪力图和弯矩图的步骤:1 1、利用静力方程确定支座反力。、利用静力方程确定支座反力。2 2、根据载荷、根据载荷p p分段列出剪力方程、弯矩方程。分段列出剪力方程、弯矩方程。3 3、根据剪力方程、弯矩方程判断剪力图、弯矩图的形状、根据剪力方程、弯矩方程判断剪力图、弯矩图的形状 描点绘出剪力图、弯矩图。描点绘出剪力图、弯矩图。4 4、确定最大的剪力值、弯矩值。、确定最大的剪力
7、值、弯矩值。注意注意:不能用一个函数表达的要分段,分段点为:不能用一个函数表达的要分段,分段点为:集中力集中力作用点、集中力偶作用点、分布力的起点、终点。作用点、集中力偶作用点、分布力的起点、终点。F(x)xF解解:求支反力求支反力写出内力方程写出内力方程根据方程画内力图根据方程画内力图 例例 列出梁内力方程并画出内力图。列出梁内力方程并画出内力图。FABFAYMAxM(x)-FL 注意:弯矩图中正的弯矩值绘在 x 轴的下方(即弯矩值绘在弯曲时梁的受拉侧)。例例 图示简支梁受集度为图示简支梁受集度为q的满布荷载作用。试作梁的剪力图的满布荷载作用。试作梁的剪力图 和弯矩图。和弯矩图。解:解:1
8、1、求支反力、求支反力2 2、列剪力方程和弯矩方程、列剪力方程和弯矩方程xFBFAFAM(x)FS(x)xAqBlAqql28l/2M 3 3、作剪力图和弯矩图、作剪力图和弯矩图BlAq*载荷对称、结构对称则剪力图反对称,弯矩图对称*剪力为零的截面弯矩有极值。ql 2FS 例例 图示简支梁受集中荷载图示简支梁受集中荷载F作用。试作梁的剪力图作用。试作梁的剪力图和弯矩图和弯矩图。解:解:1、求支反力求支反力2 2、列剪力方程和弯矩方程、列剪力方程和弯矩方程 需分两段列出需分两段列出BFBFAxlAF abCAC段段CB段段FAxAM(x)FS(x)FBBFS(x)M(x)BFBFAxlAF ab
9、C3 3、作剪力图和弯矩图、作剪力图和弯矩图FS FblxFblMxFablBFBFAxlAF abC*在 集中力F 作用处,剪力图有突变,突变值为集中力的大小;弯矩图有转折例例 图示简支梁在图示简支梁在C点受矩为点受矩为Me 的集中力偶作用。试的集中力偶作用。试作梁的剪力图和弯矩图。作梁的剪力图和弯矩图。解解:1、求支反力、求支反力Me FA FBBlACab2 2、列剪力方程和弯矩方程列剪力方程和弯矩方程剪力方程无需分段:剪力方程无需分段:弯矩方程弯矩方程两段:两段:AC段:段:CB段:段:FA FBxAFAM(x)FS(x)xFBBFS(x)M(x)BlACab3 3、作剪力图和弯矩图、
10、作剪力图和弯矩图ba时时发生在发生在C截面右侧截面右侧FslxMe lMxMealMeb*集中力偶作用点处剪力图无影响,弯矩图有突变,突变值的大小等于集中力偶的大小。BlACab解解:1、支反力2、写出内力方程1kN/m2kNABC D1m1m2mx1x3x2FAYFBY 例例 画出梁的内力图。3、根据方程画内力图1kN/m2kNABC DFAYFBYxFs(x)x2kN2kN2kN.m2kN.mM(x)8-4 8-4 剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用剪力、弯矩与分布荷载间的关系及应用一、一、剪力、弯矩与分布载荷间的关系剪力、弯矩与分布载荷间的关系1 1、支反力:、支反力:LqFAyFBy2
11、 2、内力方程、内力方程3 3、讨论如下、讨论如下x对对dx 段进行平衡分析,有:段进行平衡分析,有:dxxq(x)q(x)M(x)+d M(x)Fs(x)+dFs(x)Fs(x)M(x)dxAy 剪力图上某点处的切线剪力图上某点处的切线斜率等于该点处载荷集度的大斜率等于该点处载荷集度的大小。小。q(x)M(x)+d M(x)Fs(x)M(x)dxAy 弯矩图上某点处的切弯矩图上某点处的切线斜率等于该点处剪力的线斜率等于该点处剪力的大小。大小。Fs(x)+dFs(x)q、Fs和和M三者三者的微分关系的微分关系二、微分关系的应用二、微分关系的应用-作作Fs 图和图和 M 图(用于定形)图(用于定
12、形)2 2、分布力、分布力q(x)=常数时常数时1 1、分布力、分布力q(x)=0)=0时时 (无分布载荷)(无分布载荷)Fs 图:图:M图:图:剪力图为一条剪力图为一条水平线水平线;弯矩图为一条弯矩图为一条斜直线斜直线。剪力图为一条剪力图为一条斜直线斜直线;弯矩图为一条弯矩图为一条二次曲线二次曲线。(1 1)当分布力的方向向上时)当分布力的方向向上时 剪力图为剪力图为斜向上斜向上的斜直线;的斜直线;弯矩图为弯矩图为上凸上凸的二次曲线。的二次曲线。(2 2)当分布力的方向向下时)当分布力的方向向下时Fs图:图:M图:图:M(x)剪力图为剪力图为斜向下斜向下的斜直线;的斜直线;弯矩图为弯矩图为下
13、凸下凸的二次曲线。的二次曲线。Fs图:图:M图:图:M(x)2 2、分布力、分布力q(x)=常数时常数时控制点控制点:端点、分段点(外力变化点)和驻点(极值点)等端点、分段点(外力变化点)和驻点(极值点)等。三、简易法作内力图:三、简易法作内力图:利用微分关系利用微分关系定形定形,利用,利用特殊点的内力值特殊点的内力值来来定值定值 利用利用积分关系积分关系定值定值 基本步骤:1、确定梁上所有外力(求支座反力);2、分段 3、利用微分规律判断梁各段内力图的形状;4、确定控制点内力的数值大小及正负;5、画内力图。作图时应注意结合以下几点*集中力偶处剪力图无变化;弯矩图有突变,突变值的大小等于集中力
14、 偶的大小。*弯矩极值处剪力为零的截面、集中力及集中力偶作用的截面。*集中力处剪力图有突变,突变值等于集中力的大小;弯矩图有折角。*端部无集中力,剪力为零,端部无集中力偶,弯矩为零。例 用简易作图法画下列各图示梁的内力图。左端点:剪力图有突变,突变值左端点:剪力图有突变,突变值 等于集中力的大小。等于集中力的大小。右端点:弯矩图有突变,突变值等于集中力偶的大小。右端点:弯矩图有突变,突变值等于集中力偶的大小。qaxaaqaq解解:1、确定支反力(可省略)、确定支反力(可省略)AB:BC:2、画内力图、画内力图Fym;q 0,M-qa2(Fs 0,所以所以Fs图向正方向斜图向正方向斜)(积分关系
15、积分关系FsB=FsA+0)MC=MB+(-1/2qa a)=-qa2 1/2 qa2MB=MA+(-qa a)=0-qa2 )(FsC 左左=FsB+qa=-qa+qa=0)Fsx2kN2kN解解:1 1、支反力、支反力2 2、画内力图、画内力图AC段段:剪力图为一条水平线;剪力图为一条水平线;BD段段:剪力图为斜向下的斜直线;剪力图为斜向下的斜直线;CD段:剪力图为零;段:剪力图为零;A、C、B 截面剪力图有突变;截面剪力图有突变;突变值的大小为其集中力的值。突变值的大小为其集中力的值。1kN/mABC D2kN2m1m1mFAYFBYxM(x)2kNm2kNm弯矩图为一条斜直线弯矩图为一
16、条斜直线弯矩图为一条水平线。弯矩图为一条水平线。弯矩图为下凸的二次曲线。弯矩图为下凸的二次曲线。qBAD Da a4 4a aFAyFBy例题例题试画出梁剪力图和弯矩图。试画出梁剪力图和弯矩图。解:解:1 1确定约束力确定约束力根据梁的整体平衡,由根据梁的整体平衡,由 求得求得A、B 二处的约束力二处的约束力qa2 2确定控制面确定控制面 由由于于AB段段上上作作用用有有连连续续分分布布载载荷荷,故故A、B两两个个截截面面为为控控制制面面,约约束束力力FBy右右侧侧的的截截面面,以以及及集集中中力力qa左侧的截面,也都是控制面。左侧的截面,也都是控制面。C (+)(-)qBAD Da a4 4
17、a aFAyFByqaqa1 1确定约束力确定约束力2确确定定控控制制面面,即即A、B、D两侧截面。两侧截面。3从从A截截面面左左测测开开始始画画剪力图。剪力图。Fs 9qa/4 7qa/4qa(+)M (+)(-)qBAD Da4a4aFAyFByqaqa Fs 9qa/4 7qa/4qa4求求出出剪剪力力为为零零的的点点到到A的距离。的距离。B截面的弯矩为截面的弯矩为 -1/27qa/47a/4 +81qa2/32=qa2 AB段段为为抛抛物物线线。且且有有极大值。该截面的弯矩为极大值。该截面的弯矩为 1/29qa/49a/4 =81qa2/325从从A截截面面左左测测开开始始画画弯弯矩图
18、矩图 81qa2/32qa28-5 按叠加原理作弯矩图按叠加原理作弯矩图二、叠加原理:二、叠加原理:多个载荷同时作用于结构而引起的内力等于每个多个载荷同时作用于结构而引起的内力等于每个 载荷单独作用于结构而引起的内力的代数和。载荷单独作用于结构而引起的内力的代数和。一、前提条件一、前提条件:小变形、梁的跨长改变忽略不计;所求参数(内小变形、梁的跨长改变忽略不计;所求参数(内 力、应力、位移)必然与载荷满足线性关系。即力、应力、位移)必然与载荷满足线性关系。即 在弹性范围内满足虎克定律。在弹性范围内满足虎克定律。三、步骤:三、步骤:1、梁上的几个载荷分解为单独的荷载作用;梁上的几个载荷分解为单独
19、的荷载作用;2、分别作出各项载荷单独作用下梁的弯矩图;、分别作出各项载荷单独作用下梁的弯矩图;3、将其相应的纵坐标叠加即可(、将其相应的纵坐标叠加即可(注意:不是图注意:不是图 形的简单拼凑)。形的简单拼凑)。例例 按叠加原理作弯矩图按叠加原理作弯矩图(AB=2a,力,力F作用在梁作用在梁AB的中点处)。的中点处)。qFABFq=+AABB=MxM1x+M2x例例 作下列图示梁的内力图作下列图示梁的内力图。FLFFLLLLLLL0.5F0.5F0.5F0.5FFFsxFs1xFs2x0.5F0.5F0.5F+FF0.5FFLL0.5FFLLLF0M2x0.5FL0.5FLxM10.5FLxMF
20、LFLLL0.5F0.5F例例 绘制下列图示梁的弯矩图。2FaaF=2FF+M1x=+-2Fax2FaM2xMFaFaaFL/2xMFL/2xM2+-FL/2=FL/4xM1=+FFL/250kN2m2m20kNm20kNm=+50kN20kNm20kNmxM250kNm+=x-20kNmM1x-20kNmM30kNm-20kNm四、对称性与反对称性的应用:四、对称性与反对称性的应用:对称结构在对称载荷作用下对称结构在对称载荷作用下 Fs 图反对称,图反对称,M 图对称;图对称;对称结构在反对称载荷作用下对称结构在反对称载荷作用下 Fs 图对称,图对称,M 图反对称。图反对称。某些机器的机身(
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- 关 键 词:
- 精品 叠加 原理 弯矩
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