建筑力学弯矩图剪力图优秀PPT.ppt
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1、建筑力学弯矩图剪力图课件你现在浏览的是第一页,共124页第六章静定结构的内力计算一、本章主要知识点1截面内力及符号2内力图3荷载和剪力、弯矩的对应图形关系你现在浏览的是第二页,共124页4叠加法作弯矩图、剪力图5分段叠加法作弯矩图6静定梁作内力图7刚架作内力图8三铰拱的计算9桁架的计算你现在浏览的是第三页,共124页 二、本篇讲授的内容(一)截面内力及符号 物体因受外力作用,在物体各部分之间所产生的相互作用力称为物体的内力。对内力的正、负号作如下规定:轴力符号:当截面上的轴力使分离体受拉时为正;反之为负。你现在浏览的是第四页,共124页 剪力符号:当截面上的剪力使分离体作顺时针方向转动时为正;
2、反之为负。弯矩符号:当截面上的弯矩使分离体上部受压、下部受拉时为正,反之为负。当所有外力(包括已知荷点,通过平衡方程求出的所有支座约束反力)已知时,通过三个独立的平衡方程可求解三个内力。截面法是结构力学计算最基本的方法。你现在浏览的是第五页,共124页+你现在浏览的是第六页,共124页教材例63(P73)一外伸梁如图所示。求截面11及截面22的剪力和弯矩。222PqAB121你现在浏览的是第七页,共124页 解:1求梁的支座反力。由整体平衡可求:2求11截面上的内力 杆上外力均为已知,可求任意截面的内力。如截面11,取左段为分离体,如图所示。YAQ1PM12m1m你现在浏览的是第八页,共124
3、页 由 由 由 求截面11内力也可取左段为分离体,其结果见教材。3求22截面上的内力。(见教材)4Q2M21你现在浏览的是第九页,共124页l(二)内力图l内力图为表示内力随横截面的位置变化的函数的图形。l一般取杆轴线为坐标轴,横截的位置选择用X表示,则梁的各个横截面上的内力可以表示为X的函数,函数图形即内力图。你现在浏览的是第十页,共124页l教材例67(P76)l简支梁AB受一集度为q的均布荷载作用,试作此梁的剪力图和弯矩图。l分析:取左边X长的分离体,X处截面的内力按正方向假设,用平衡方程求解。你现在浏览的是第十一页,共124页qLMQ+-qL2/8qL/2qL/2qL/2qL/2你现在
4、浏览的是第十二页,共124页l解:l(1)求梁的支座反力l由整体平衡可求:l(2)取距A端X处的C截面,标出。解得:lllCQ(x)M(x)xA你现在浏览的是第十三页,共124页lM图为二次抛物线,确定X0,L/2及L处M值可确定M的函数图形。lQ图为直线形,确定X0,L处Q值即可确定Q图。MQ+-qL2/8qL/2qL/2你现在浏览的是第十四页,共124页l根据内力图的特征,除均布荷载q作用下的M点为二次抛物线外,其余情况均为直线段。因此,可以不需列出函数方程,直接确定直线段内力图的控制点值,即荷点作用不连续点的截面内力连接直线即可。你现在浏览的是第十五页,共124页l均布荷点作用段内M图再
5、确定一中间值即可画出二次抛物线。按建筑力学的习惯,M图画在杆件弯曲变形时受拉一侧。l画出M图。弯矩最大值在梁的中点,为ql2/8;l画出Q图。剪力最大值在梁端,为ql/2。你现在浏览的是第十六页,共124页l(三)荷载与剪力、弯矩的对应图形关系l纯弯曲:剪力图为零,弯矩图为一水平直线。lq0:剪力图为一水平直线,弯矩图为一斜直线。你现在浏览的是第十七页,共124页几种常见简支梁M、Q图的记忆PL/2L/2MQ+-PL/4P/2P/2qLMQ+-qL2/8qL/2qL/2你现在浏览的是第十八页,共124页lq常数:剪力图为一斜直线,弯矩图为一抛物线。l集中力:剪力图为一水平直线,P作用处有突变,
6、突变值等于P。弯矩图为一折线,P作用处有转折。你现在浏览的是第十九页,共124页几种常见简支梁M、Q图的记忆PabLPab/4MQPb/LPa/L+-mL/2L/2MQ+-+M/2M/2m/L你现在浏览的是第二十页,共124页l集中力偶:剪力图为一水平直线,力偶作用处无变化。弯矩图为水平线,力偶作用处有突变,突变值等于集中力偶。你现在浏览的是第二十一页,共124页l教材例610(P81反)l外伸梁如图所示,已知,试画出该梁的内力图。222PqAB121CD你现在浏览的是第二十二页,共124页l分 析:例 中,整 体 平 衡 可 求 解,则A、B、C、D为外力不连续点,作为控制截面。l在集中力P
7、,或支座反力处剪力有突变,所以控制截面截取应B左、B右、C左、C右,D右支座反力即作用于CD杆端的剪力。你现在浏览的是第二十三页,共124页lQ图由控制点A、B左、B右、C左、C右的值之间连直线得到。l解:l(1)求梁的支座反力l你现在浏览的是第二十四页,共124页l(2)画弯矩图:l求控制截面的弯矩值,取AB杆的分离体。ll杆上侧受拉。l取CD杆的分离体:l(铰支端)ll杆下侧受拉。你现在浏览的是第二十五页,共124页l确定A、B、C、D四点M值:lBC,CD间无均布荷载q,直接联直线;lAB间 有 均 布 荷 载 q,确 定 中 点 值 为2.5KN/m,可由三点确定抛物线。你现在浏览的是
8、第二十六页,共124页(2)画弯矩图:连接控制截面的弯矩值,如图:lM图AB段的端点值即MA、MB的中间值由l确定,作抛物线。M图lBD段的端点值即MB、MD的中间值由确定,用直线连接。l如在的连线上叠加的二次抛物线,或在的连线上叠加的三角形的底边,简单拼合,显然不能对齐。你现在浏览的是第二十七页,共124页l轴力为零不考虑。l杆端作用剪力、弯矩与相应简支梁两端作用弯矩受力情况完全相同,即对应。所以任意分段均可同叠加法作M图。M图10kNm10kNmABCD你现在浏览的是第二十八页,共124页l(3)画剪力图:取控制截面如图。l计算剪力:取分离体如图。lAB:QAB=0(自由端)llCD:ll
9、BC:lQBCllQCB5-P=-10你现在浏览的是第二十九页,共124页l剪力图如图所示。l在已荷点和所有反应力的情况下,可以取分段分离体求剪力控制截面值,但如果M图已知,不求约束反力也可确定分段杆端的剪力控制截面值。lll10kN10kN5kN-+ABCD你现在浏览的是第三十页,共124页几种常见简支梁M、Q图的记忆PL/2L/2MQ+-PL/4P/2P/2qLMQ+-qL2/8qL/2qL/2你现在浏览的是第三十一页,共124页几种常见简支梁M、Q图的记忆PabLPab/4MQPb/LPa/L+-mL/2L/2MQ+-+M/2M/2m/L你现在浏览的是第三十二页,共124页(四)叠加法作
10、弯矩图与剪力图当梁上有几项荷载作用时,梁的反力和内力可以这样计算:先分别计算出每项荷载单独作用时的反力和内力,然后把这些计算结果代数相加,即得到几项荷载共同作用时的反力和内力。你现在浏览的是第三十三页,共124页PqL+P+qLMQ+PqPqLPL1/2qL2PL+1/2qL2你现在浏览的是第三十四页,共124页上图悬臂梁上作用有均布荷载和集中力。梁的反力和内力都是由两部分组成。各式中第一项与集中力P有关,是由集中力P单独作用在梁上所引起的反力和内力;各式中第二项与均布荷载q有关,是由均布荷载q单独作用在梁上所引起的反力和内力。两种情况的叠加,即为二项荷载共同作用的结果。这种方法即为叠加法。你
11、现在浏览的是第三十五页,共124页l剪力图:l集中力P单独作用时为一水平直线,均布荷载q单独作用时为一斜线;两种情况叠加后即为共同作用的结果,如上图。你现在浏览的是第三十六页,共124页l弯矩图:l集中力P单独作用时为一斜线,均布荷载q单独作用时为抛物线;两种情况叠加后即为共同作用的结果,如上图。l分段叠加法作弯矩图l直杆弯矩图分段叠加,简化绘图工作,适用于多跨梁、刚架的弯矩图的绘制。你现在浏览的是第三十七页,共124页l教材例610(P81反)l外伸梁如图所示,已知,试用叠加法画出该梁的M图。222PqAB121CD你现在浏览的是第三十八页,共124页M图10kNm10kNm10kN10kN
12、5kN-+你现在浏览的是第三十九页,共124页 几个标准弯矩图l简支梁作用有均布荷载ql简支梁作用有中点的Pl悬臂梁作用有均布荷载ql悬臂梁作用有端点的Pl简支梁作用有非中点的Pl简支梁作用有中点的m你现在浏览的是第四十页,共124页简支梁作用有均布荷载qP/2qLMQ+-qL2/8qL/2qL/2你现在浏览的是第四十一页,共124页(1)简支梁作用有均布荷载q简支梁作用有均布荷载q的弯矩图为一抛物线,其中点弯矩为。(2)简 支 梁 作 用 有 中 点 的 P简支梁作用有中点的P的弯矩图为一折线,在集中力P作处产生折点,其值为。你现在浏览的是第四十二页,共124页PL/2L/2MQ+-PL/4
13、P/2简支梁作用有中点的P你现在浏览的是第四十三页,共124页简支梁作用有中点的mmL/2L/2MQ+-+M/2M/2m/L你现在浏览的是第四十四页,共124页简支梁作用有非中点的PPabLPab/4MQPb/LPa/L+-你现在浏览的是第四十五页,共124页MQ+PPPL+qqL1/2qL2l悬臂梁作用有均布荷载ql悬臂梁作用有端点的P你现在浏览的是第四十六页,共124页l(5)悬臂梁作用有均布荷载q悬臂梁作用有均布荷载q的弯矩图为一抛物线,其值端点为零、固定端为。l(6)悬臂梁作用有端点的P悬臂梁作用有端点的P的弯矩图为一斜线,其值端点为零、固定端为PL。你现在浏览的是第四十七页,共124
14、页 (五)分段叠加法作弯矩图 l简支梁上作用有均布荷载q,其两端作用有弯矩,用叠加法作弯矩图。你现在浏览的是第四十八页,共124页MAMAMBMBqqLL+MAMB你现在浏览的是第四十九页,共124页l原结构作用有两种荷载弯矩和均布荷载。将原结构分解为由弯矩与均布荷载分 别 作 用 的 两 种 情 况,如 图 所 示。+你现在浏览的是第五十页,共124页MAMAMBMBqqLL+MAMB中点M=你现在浏览的是第五十一页,共124页MAMB即:+你现在浏览的是第五十二页,共124页l分段叠加法作弯矩图:杆端弯矩图叠加上简支梁上对应荷载(均布荷载q或中点集中力P)的标准弯矩图;l叠加:是指弯矩图纵
15、坐标的代数和,而不是弯矩图的简单拼合。l分段叠加法作弯矩图的方法如下:你现在浏览的是第五十三页,共124页l分段叠加法作弯矩图的方法:l(1)求控制截面的弯矩值(全部荷载作用)l控制截面一般取外力不连续点(如:均布荷载q的端点、P作用点和集中力偶M作图点的左、右)。你现在浏览的是第五十四页,共124页l(2)分段画弯矩图l控制截面内无荷载连直线;l控制截面内有荷载(q或中点P)连虚线,再叠加相应的弯矩图。你现在浏览的是第五十五页,共124页l剪力图可以由弯矩图取得:l任取杆段AB,荷载及杆端弯矩已知,如图所示。l则:,l,l或由l,分别为荷载对杆端A,B之矩的代数和。你现在浏览的是第五十六页,
16、共124页MAMBQABQBAP你现在浏览的是第五十七页,共124页l例610l外伸梁如图所示,已知,试画出该梁的内力图。本例同例6-10反向222PqAB121CD你现在浏览的是第五十八页,共124页l解:l(1)求控制截面的弯矩值(全部荷载作用);本题的控制截面为A、B、D截面。lA端为自由端,D端为铰支端,AB为悬臂梁,其控制截面弯矩如图,分段画弯矩图:M图10kNm10kNm你现在浏览的是第五十九页,共124页按取得A、B、D截面的弯矩值并连以虚线。在AB段的虚线上叠加均布荷载q的弯矩,如图所示。在BD段的虚线上叠加集中力P的弯矩,其值为:你现在浏览的是第六十页,共124页l(2)由弯
17、矩图画剪力图AB段:分离体如图所示:l可得:10你现在浏览的是第六十一页,共124页CD段:分离体如图所示:BC段:分离体如图所示:CQBCQCB你现在浏览的是第六十二页,共124页l剪力图:l用A、B、C、D截面的剪力值取点并连以直线,得到本题的剪力图,如图所示。10kN10kN5kN-+ABCD你现在浏览的是第六十三页,共124页 工程力学(上)工程力学(上)直播课堂7姚志刚你现在浏览的是第六十四页,共124页(六)静定梁作内力图l多跨静定梁按几何组成的相反次序求解,可避免解联立方程。l多跨静定梁组成:l基本部分能独立承受荷载的部分l附属部分依赖于基本部分承受荷载的部分你现在浏览的是第六十
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