静力计算实例

第8例 静力学问题的求解实例—扳手的受力分析[本例提示] 介绍了利用ANSYS 进行空间问题静力学分析的方法、步骤和过程。

8.1 问题描述图8-1a 所示为一内六角螺栓扳手，其轴线形状和尺寸见图8-1b ，横截面为一外接圆半径为10 mm 的正六边形，拧紧力F 为600 N ，计算扳手拧紧时的应力分布。

8.2 分析步骤8.2.1 改变工作名拾取菜单Utility Menu →File →Change Jobname 。

弹出图8-2所示的对话框，在“[/FILNAM]” 文本框中输入EXAMPLE8 ，单击“Ok ”按钮。

8.2.2 过滤界面拾取菜单Main Menu →Preferences 。

弹出图8-3所示的对话框，选中“Structural ”项，单击“Ok ” 按钮。

a)b)图 8-1 扳手图 8-2 改变工作名对话框... 图8-4 单元类型对话框8.2.3 创建单元类型拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete。

弹出图8-4所示的对话框，单击“Add”按钮；弹出图8-5所示的对话框，在左侧列表中选“Structural Solid”，在右侧列表中选“Quad 4node 42”，单击“Apply”按钮；再在右侧列表中选“Brick 8node 45”, 单击“Ok”按钮；单击图8-4所示的对话框的“Close”按钮。

8.2.4 定义材料特性拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models。

弹出图8-6所示的对话框，在右侧列表中依次双击“Structural”、“Linear”、“Elastic”、“Isotropic”，弹出图8-7所示的对话框，在“EX”文本框中输入2e11（弹性模量），在“PRXY”文本框中输入0.3（泊松比），单击“Ok”按钮，然后关闭图8-6所示的对话框。

机械力学中的静力平衡案例分析机械力学是研究物体静力平衡和运动规律的学科，它在实际工程中具有广泛的应用。

通过分析机械力学中的静力平衡案例，我们可以更好地理解各种力的作用规律以及如何实现物体的平衡。

本文将通过几个具体案例，详细分析机械力学中的静力平衡。

案例一：悬挂物体的静力平衡考虑一根均匀的杆，其一端固定，另一端有一个质量为m的物体悬挂着。

我们想要求解杆对物体的悬挂力和杆的支撑力。

根据机械力学的原理，处于静力平衡状态的物体必须满足合力为零的条件。

设物体悬挂的一端与支点的距离为l，选取支点处为坐标原点O，建立坐标系。

根据平衡条件可以列出以下方程：ΣF_x = 0: -T + R = 0ΣF_y = 0: -mg + N = 0其中，T为悬挂力，R为杆的支撑力，N为支点对物体的支持力，mg为物体受力的重力。

通过解以上方程组，可以得到T和R的值。

案例二：平衡力的计算考虑一个物体沿水平面上的一条细杆倾斜放置，我们想要求解物体的平衡力。

根据机械力学的原理，物体在水平面上的平衡需要通过平衡力来实现。

设物体受力的重力为mg，细杆与水平方向的夹角为θ，细杆的长度为l。

根据平衡条件可以列出以下方程：ΣF_x = 0: R - mg*sinθ = 0ΣF_y = 0: N - mg*cosθ = 0其中，R为物体在细杆上的平衡力，N为细杆对物体的支撑力，mg*sinθ为物体受力的水平分力，mg*cosθ为物体受力的垂直分力。

通过解以上方程组，可以得到R和N的值。

案例三：悬臂梁的静力平衡考虑一个悬臂梁，其一端固定在墙上，另一端有一个质量为m的物体。

我们想要求解支撑力和物体的对地反力。

根据机械力学的原理，处于静力平衡状态的悬臂梁满足力矩平衡条件。

设悬臂梁的长度为l，物体与支点的距离为d，选取支点处为坐标原点O，建立坐标系。

根据力矩平衡条件可以列出以下方程：ΣM_O = 0: -mg*d + R*l = 0ΣF_y = 0: N - mg = 0其中，R为支撑力，N为支点对物体的支持力，mg为物体受力的重力。

静力学工程实例分析例1屋架如图a 所示。

A 处为固定铰链支座，B 处为滚动支座，搁在光滑的水平面上。

已知屋架自重P 在屋架的AC 边上承受了垂直于它的均匀分布的风力，单位长度上承受的力为q 。

试画出屋架的受力图。

解:(1)取屋架为研究对象，除去约束并画出其简图。

(2)画主动力。

有屋架的重力P 和均布的风力q 。

(3)画约束反力。

因A 处为固定铰文，其约束反力通过铰链中心A ，但方向不能确定，可用两个大小未知的正交分力Ax F 和Ay F 表示。

B 处为滚动支座，约束反力垂直向上，用NB F 表示。

屋架的受力图如图b 所示。

例2图a 所示的平面构架，由杆AB 、DE 及DB 铰接而成。

A 为滚动支座，E 为固定铰链。

钢绳一端拴在K 处，另一端绕过定滑轮I 和动滑轮II 后拴在销钉B 上。

物重为P ，各杆及滑轮的自重不计。

(1)试分别画出各杆、各滑轮、销钉B 以及整个系统的受力图;(2)画出销钉B 与滑轮I 一起的受力图;(3)画出杆AB 、滑轮I 、II 、钢绳和重物作为一个系统时的受力图。

解:(1)取杆BD 为研究对象(B 处为没有销钉的孔)。

由于杆BD 为二力杆，故在铰链中心D 、B 处分别受DB F 、BD F 两力的作用，其中BD F 为销钉给孔B 的约束反力，其受力图如图b 所示。

(2)取杆AB 为研究对象(B 处仍为没有销钉的孔)。

A 处受有滚动支座的约束反力A F 的作用;C 为铰链约束，其约束反力可用两个正交分力Cx F 、Cy F 表示；B 处受有销钉给孔B 的约束反力，亦可用两个正交分力Bx F 、By F 表示，方向暂先假设如图。

杆AB 的受力图如图1-23c 所示。

(3)取杆DE 为研究对象。

其上共有D 、K 、C 、E 四处受力，D 处受二力杆给它的约束反力'DB F ('DB F =-DB F );K处受钢绳的拉力KF ，铰链C 受到反作用力'CxF 与'CyF ('Cx F =-CxF ，'CyF =-Cy F );E 为固定铰链，其约束反力可用两个正交分力Ex F 与Ey F 表示。

静力计算公式总结 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】结构力学公式结构静力计算目录1、常用截面几何与力学特征表注：1．I 称为截面对主轴（形心轴）的截面惯性矩（mm 4）。

基本计算公式如下：⎰•=AdA y I 22．W 称为截面抵抗矩（mm 3），它表示截面抵抗弯曲变形能力的大小，基本计算公式如下：maxy I W =3．i 称截面回转半径（mm ），其基本计算公式如下：AI i =4．上列各式中，A 为截面面积（mm 2），y 为截面边缘到主轴（形心轴）的距离（mm ），I 为对主轴（形心轴）的惯性矩。

5．上列各项几何及力学特征，主要用于验算构件截面的承载力和刚度。

2、单跨梁的内力及变形表简支梁的反力、剪力、弯矩、挠度悬臂梁的反力、剪力、弯矩和挠度一端简支另一端固定梁的反力、剪力、弯矩和挠度两端固定梁的反力、剪力、弯矩和挠度外伸梁的反力、剪力、弯矩和挠度3．等截面连续梁的内力及变形表二跨等跨梁的内力和挠度系数注：1．在均布荷载作用下：M ＝表中系数×ql 2；V ＝表中系数×ql ；EIw 100ql 表中系数4⨯=。

2．在集中荷载作用下：M ＝表中系数×Fl ；V ＝表中系数×F ；EIw 100Fl 表中系数3⨯=。

[例1] 已知二跨等跨梁l ＝5m ，均布荷载q ＝m ，每跨各有一集中荷载F ＝，求中间支座的最大弯矩和剪力。

[解] M B 支＝（－××52）＋（－××5）＝（－）＋（）＝－·m V B 左＝（－××5）＋（－×）＝（－）＋（－）＝－[例2] 已知三跨等跨梁l ＝6m ，均布荷载q ＝m ，求边跨最大跨中弯矩。

[解] M1＝××62＝·m 。

三跨等跨梁的内力和挠度系数注：1．在均布荷载作用下：M ＝表中系数×ql 2；V ＝表中系数×ql ；EIw 100ql 表中系数4⨯=。

静力分析的原理及应用实例前言静力分析是一种常见的工程分析方法，用于分析和评估结构和材料在静态负荷下的行为和性能。

本文将介绍静力分析的原理，并提供一些应用实例，以帮助读者更好地理解和应用这一方法。

静力分析的原理静力分析是基于静力学原理进行的。

静力学是传统力学的一个分支，研究物体在平衡状态下受力和力的平衡关系。

静力学的基本原理包括：1.牛顿第一定律：物体在静止状态或匀速直线运动状态中，其所受合力为零。

2.牛顿第二定律：物体所受的合力等于质量乘以加速度。

3.牛顿第三定律：任何两个物体之间都存在相互作用力，且大小相等、方向相反。

在静力分析中，这些原理被用于推导和解决各种力学问题，如平衡问题、应力和应变分析等。

通过静力分析，可以确定结构或材料在静态负荷下的力学性能，以指导设计和优化。

静力分析的应用实例下面将介绍几个静力分析的应用实例，以展示它在不同领域的实际应用。

实例一：桥梁结构的静力分析假设我们要设计一座大型桥梁，需要对其结构进行静力分析。

首先，我们需要收集桥梁的设计参数，如长度、宽度、高度等。

然后，根据桥梁的荷载情况，确定各个节点和部件的受力情况。

通过应用静力学原理，我们可以计算出桥梁的支撑力、弯矩、剪力等重要参数。

这些参数将被用于评估桥梁的结构安全性和稳定性，并指导后续的设计和施工过程。

实例二：建筑物的静力分析在建筑领域，静力分析也被广泛应用于建筑物的结构设计和评估。

通过静力分析，可以确定建筑物的柱、梁、墙等结构元素的受力情况，以及整个建筑物的稳定性和安全性。

例如，在高层建筑设计中，静力分析可以帮助工程师确定建筑物的抗震能力和抗风能力，以确保建筑物在自然灾害和恶劣天气条件下的安全运行。

实例三：机械设备的静力分析除了结构设计，静力分析也可以应用于机械设备的设计和优化。

在机械工程中，静力分析可以帮助工程师确定机械部件的受力情况，以评估其使用寿命和性能。

例如，当设计一个汽车发动机时，可以通过静力分析来确定活塞、连杆、曲轴等部件的受力情况，以确保其在高负荷工况下的可靠性和稳定性。

对轻刚屋盖,当s小于16的静力计算方案
对于轻刚屋盖，当s小于16的静力计算方案如下：
1. 计算荷载：根据地区的降雨量、风速等情况确定荷载。

一般来说，轻刚屋盖的设计荷载为0.8kN/m。

2. 计算弯矩和剪力：根据房屋的尺寸和设计荷载计算出弯矩和剪力的大小。

3. 计算轴力：通过对房屋结构的分析，确定轴力的大小。

4. 设计材料：选用合适的轻钢龙骨和夹芯板材料进行构建。

5. 进行静力计算：根据上述参数进行静力计算，确保轻刚屋盖在安装后能够承受设计荷载，并且变形不超过规定限制。

需要注意的是，在实际的设计中，还需要考虑到轻刚屋盖的防水、隔热、通风等问题，以及与其他部分的连接方式等。

因此，建议在进行设计时，需要有专业的技术人员进行指导和论证。

patran静力分析实例解析在工程领域中，对于结构和构件的力学性能进行分析和评估是非常重要的。

其中一种常用的分析方法是静力分析，它对结构在静止状态下受力情况进行研究和计算。

本文将以patran静力分析为例，介绍静力分析的基本概念、方法和应用。

一、静力分析简介静力分析是工程力学中的基础分析方法之一，它主要研究结构在静力平衡条件下的受力和变形情况。

通过对结构的受力分析，可以评估结构的安全性、稳定性和可靠性，为结构设计和改进提供基础数据。

二、patran静力分析软件介绍patran是一款常用的工程分析软件，它提供了丰富的分析和建模工具，可以对各种工程问题进行分析和求解。

静力分析是patran软件中的一个重要功能模块，它可以对结构进行受力分析和变形计算，得到结构的应力、变形和位移等结果。

三、patran静力分析的应用案例为了更好地理解和应用patran静力分析，下面将以一个简单的梁结构为例进行实例解析。

1. 问题描述考虑一个跨度为10米的简支梁结构，梁的材料为钢，截面形状为矩形。

施加在梁上的载荷为均布载荷，大小为1000牛顿/米。

要求通过patran静力分析求解该梁结构在受力情况下的弯矩分布和变形情况。

2. 建模和分析步骤（1）在patran软件中创建一个新的工程文件，并定义梁的几何形状和材料属性。

（2）引入约束条件，对梁进行简支约束。

（3）施加均布载荷，定义载荷的大小和分布情况。

（4）选择适当的求解方法和计算参数，进行静力分析求解。

（5）查看分析结果，包括弯矩分布和梁的变形情况。

3. 结果分析和讨论根据patran静力分析求解的结果，可以得到梁结构在受力情况下的弯矩分布图和变形图。

通过分析这些结果，可以评估梁的结构性能是否满足设计要求。

如果发现弯矩超过了材料的承载能力，就需要对梁进行结构优化或者增加支撑措施。

四、总结静力分析是工程领域中常用的分析方法，具有重要的理论和实际应用价值。

patran静力分析软件提供了快速精确的分析工具，可以帮助工程师进行结构分析和设计。

静力计算手册一、引言静力学是研究物体在静止状态下的力学性质的学科，它在工程中有着广泛的应用。

本手册旨在提供基本的静力计算方法和公式，帮助读者准确进行静力计算。

二、基本概念1. 力力是物体之间相互作用的结果，常用单位是牛顿（N）。

在静力学中，力的作用一般分为两种：平行于物体表面的切向力（剪力）和垂直于物体表面的法向力（压力或拉力）。

2. 主要力学定律（1）牛顿第一定律：物体在力作用下保持静止或匀速直线运动。

（2）牛顿第二定律：力等于质量乘以加速度。

（3）牛顿第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在不同的物体上。

三、静力计算公式1. 刚体的平衡条件对于一个受力的刚体，要保持平衡，需满足以下两个条件：（1）合力为零：所有作用在刚体上的力的矢量和为零。

（2）力矩为零：所有作用在刚体上的力所产生的力矩的矢量和为零。

2. 力的合成与分解（1）力的合成：当有多个力同时作用在一个物体上时，可以通过向量相加的方法求得合力的大小和方向。

（2）力的分解：将一个力分解为多个分力，在计算时更方便使用。

3. 杠杆原理杠杆原理是静力学中一个重要的概念，它揭示了杠杆平衡问题的解决方法。

根据杠杆原理，可以得到以下公式：（1）力的乘积相等：力的大小与力臂的乘积相等。

（2）力矩相等：两个力臂与其对应的力的乘积之和相等。

四、静力计算实例1. 平衡木梁的计算假设有一根平衡的木梁，长度为L，承受的外力为F1和F2。

根据平衡条件，可以得出以下方程：（1）合力为零：F1 + F2 = 0（2）力矩为零：F1 * L1 = F2 * L2根据以上方程，可以解得F1和F2的数值。

2. 斜面上物体的计算在一个倾斜的斜面上，有一个物体受到垂直向上的力和沿斜面方向的力的作用。

根据平衡条件，可以得出以下方程：（1）合力为零：Fv + Fh = 0（2）力矩为零：Fv * Lv = Fh * Lh通过解方程组，可以得到物体所受的力的大小和方向。

常用结构计算荷载结构静力计算荷载1．结构上的荷载结构上的荷载分为下列三类：（1）永久荷载如结构自重、土压力、预应力等。

（2）可变荷载如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪活载等。

（3）偶然荷载如爆炸力、撞击力等。

建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。

对永久荷载应采用标准值作为代表值。

对可变荷载应根据设计要求，采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。

对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。

2．荷载组合建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。

对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载（效应）组合。

γ0S≤R （2-1）式中γ0——结构重要性系数；S——荷载效应组合的设计值；R——结构构件抗力的设计值。

对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：（1）由可变荷载效应控制的组合（2-2）式中γG——永久荷载的分项系数；γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中Y Q1为可变荷载Q1的分项系数；S GK——按永久荷载标准值G K计算的荷载效应值；S QiK——按可变荷载标准值Q ik计算的荷载效应值，其中S Q1K为诸可变荷载效应中起控制作用者；ψci——可变荷载Q i的组合值系数；n——参与组合的可变荷载数。

（2）由永久荷载效应控制的组合（2-3）（3）基本组合的荷载分项系数1）永久荷载的分项系数当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时：一般情况下应取1.0；对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。

2）可变荷载的分项系数一般情况下应取1.4；对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构活荷载应取1.3。

对于偶然组合，荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定：偶然荷载的代表值不乘分项系数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。

静力平衡方程
静力平衡方程是物理学中的一个重要概念，用于描述物体在静止状态下受力平衡的情况。

根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用在其上的合力成正比。

在静止状态下，物体的加速度为零，意味着合力也必须为零。

静力平衡方程可以通过以下方式表示：ΣF = 0，其中ΣF表示物体受到的合力，如果这个合力为零，那么物体就处于静力平衡状态。

静力平衡方程可以应用于各种力的情况，包括重力、摩擦力、张力等。

对于一个物体来说，其重力可以通过重力加速度与物体的质量之积得到。

当物体受到其他力的作用时，这些力必须与重力相平衡，才能保持物体处于静力平衡状态。

例如，考虑一个悬挂在绳子上的物体，绳子上的张力必须与物体的重力相等，才能保持物体静止。

这可以用静力平衡方程表示为ΣF = T - mg = 0，其中T表示绳子上的张力，m表示物体的质量，g表示重力加速度。

通过解方程可以得到张力的大小。

静力平衡方程在物理学中具有广泛的应用，尤其是在结构力学和工程学中。

通过应用静力平衡方程，可以计算出物体所受力的大小和方向，从而设计出稳定和安全的结构。

在建筑和桥梁设计中，静力平衡方程
被广泛用于计算和分析结构的稳定性。

总之，静力平衡方程是描述物体在静止状态下受力平衡的重要工具。

通过应用静力平衡方程，可以计算出物体所受力的大小和方向，从而分析和设计各种力学系统。