第四章 力学梁的内力
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名词解释梁的内力图梁的内力图是建筑结构力学中的一个重要概念。
它描述了梁在受力过程中内部产生的力的分布情况。
梁是一种常见的结构材料,用于支撑和传递负荷。
无论是建筑中的梁,还是机械结构中的梁,梁的内力图都是分析梁的受力性能的重要工具。
梁的内力图是通过工程师使用力学原理和力学方程对梁进行分析和计算得到的。
内力图可以帮助工程师了解梁在不同位置的受力情况,从而评估梁的强度和稳定性。
在设计和施工过程中,准确地绘制和分析梁的内力图对于保证结构的安全和可靠性至关重要。
梁的内力图一般包括两个主要力:弯矩和剪力。
弯矩是指梁由于受到外力作用而产生的弯曲力,它可以导致梁在不同位置产生不同的应力和变形。
剪力是指梁由于受到外力作用而产生的垂直于梁轴线方向的力,它可能会导致梁的剪切破坏。
梁的内力图可以呈现为一条曲线,在图中横轴表示梁的长度或位置,纵轴表示梁的内力大小。
根据梁的受力情况,内力图的形状可能会有所不同。
例如,当梁受到对称荷载时,内力图可能呈现为一个对称的形状;当梁受到单点荷载时,内力图可能呈现为一个集中力。
通过分析梁的内力图,工程师可以确定梁在不同位置的弯矩和剪力大小,从而选择合适的结构材料和截面尺寸。
例如,如果梁的内力图呈现出很大的弯矩值,工程师可以选择更高强度的材料或增加梁的截面尺寸来增强结构的稳定性。
此外,梁的内力图还可以用于分析梁在不同荷载下的变形情况。
通过对梁的内力分布情况进行定量分析,工程师可以评估梁的挠度和变形,从而保证结构的稳定性和舒适度。
需要注意的是,绘制梁的内力图需要工程师具备扎实的力学基础和丰富的实践经验。
在实际工程应用中,工程师往往依赖计算机软件来辅助绘制和分析梁的内力图。
这些软件可以自动计算梁的内力分布,并提供直观的图形结果,降低了工程师的工作难度。
总之,梁的内力图是建筑结构力学中重要的工具,用于分析和计算梁的受力性能。
通过绘制和分析梁的内力图,工程师可以了解梁在不同位置的弯矩和剪力大小,从而选择合适的结构材料和截面尺寸。
受静载荷梁的内力及变位计算公式静载荷梁是最常见的结构,其在工程中的应用非常广泛。
在设计和分析静载荷梁时,我们需要了解其内力和变位的计算公式。
下面将介绍受静载荷梁的内力和变位计算公式。
静载荷梁的内力计算是静力学的基础,其结果将有助于工程设计和结构分析。
在计算内力时,我们需要考虑外部的集中力、均布力和分布力。
1.集中力作用下的内力计算当外部有一个集中力作用到梁上时,我们可以使用以下公式计算其内力:A.弯矩(M)和剪力(V)的计算公式:弯矩(M):M=F×x剪力(V):V=F其中,F表示集中力的大小,x表示集中力作用点到梁一端的距离。
B.支反力计算公式:支反力(R):R=F其中,F表示集中力的大小。
2.均布力作用下的内力计算当外部有一个均布力作用到梁上时,我们可以使用以下公式计算其内力:A.弯矩(M)和剪力(V)的计算公式:弯矩(M):M=0(在梁的两端),M=q×x²/2(在梁上的其他位置)剪力(V):V=q×x其中,q表示均布力大小,x表示距离梁一端的距离。
B.支反力计算公式:支反力(R):R=q×L/2其中,q表示均布力大小,L表示梁的长度。
3.分布力作用下的内力计算当外部有一个分布力作用到梁上时A.弯矩(M)和剪力(V)的计算公式:弯矩(M):M = -∫(M(x))dx剪力(V):V = -∫(V(x))dx其中,M(x)和V(x)是分布力的弯矩和剪力函数。
B.支反力计算公式:支反力(R):R = ∫(V(x))dx其中,V(x)是分布力的剪力函数。
静载荷梁的变位计算是结构分析的一个重要方面,用于评估结构的变形。
当外部有载荷作用到梁上时,其变位可以使用以下公式进行计算:变位(δ):δ=(w×x²)/(24×E×I)其中,w表示均布载荷大小,x表示距离梁一端的距离,E表示材料的弹性模量,I表示梁的惯性矩。
第四章梁的内力第一节工程实际中的受弯杆受弯杆件是工程实际中最常见的一种变形杆,通常把以弯曲为主的杆件称为梁。
图 4 —i中列举了例子并画出了它们的计算简图。
如图(a表示的是房屋建筑中的板、梁、柱结构,其中支撑楼板的大梁AB受到由楼板传递来的均布荷载口;图(b)表示的是一种简易挡水结构,其支持面板的斜梁AC受到由面板传递来的不均匀分布水压力;图(c)表示的是- 小型公路桥,桥面荷载通过横梁以集中荷载的形式作用到纵梁上;图(d)表示的是机械中的一种蜗轮杆传动装置,蜗杆受到蜗轮传递来的集中力偶矩m的作用。
1.1 梁的受力与变形特点综合上述杆件受力可以看出:当杆件受到垂直于其轴线的外力即横向力或受到位于轴线平面内的外力偶作用时,杆的轴线将由直线变为曲线,这种变形形式称为弯曲.。
在工程实际中受弯杆件的弯曲变形较为复杂,其中最简单的弯曲为平面弯曲。
1.2 平面弯曲的概念工程中常见梁的横截面往往至少有一根纵向对称轴,该对称轴与梁轴线组成一全梁的纵向对..称面(如图4 —2),当梁上所有外力(包括荷载和反力)均作用在此纵向对称面内时,梁轴线变形后的曲线也在此纵向对称面内,这种弯曲称为平面弯曲.。
它是工程中最常见也最基本的弯曲问题。
1.3 梁的简化一一计算简图的选取工程实际中梁的截面、支座与荷载形式多种多样,较为复杂。
为计算方便,必须对实际梁进行简化,抽象出代表梁几何与受力特征的力学模型,即梁的计算简图...。
选取梁的计算简图时,应注意遵循下列两个原则:(1)尽可能地反映梁的真实受力情况;(2)尽可能使力学计算简便。
a房屋建筑中的大梁c小跨度公路桥地纵梁图4-1b简易挡水结构中的斜梁图4-2 梁的平面弯曲一般从梁本身、支座及荷载等三方面进行简化:(1) 梁本身简化一一以轴线代替梁,梁的长度称为跨度; (2) 荷载简化一一将荷载简化为集中力、线分布力或力偶等; (3) 支座简化——主要简化为以下三种典型支座:(a ) 活动铰支座(或辊轴支座),其构造图及支座简图如图4— 3 (a )所示。
弯曲力学梁的弯曲变形和内力计算弯曲力学梁是结构工程中常见的构件,用于承受横向力和弯矩。
在设计和分析梁的弯曲变形和内力时,了解梁的性质和力学行为至关重要。
本文将介绍弯曲力学梁的弯曲变形和内力计算的相关知识。
1. 梁的基本概念在讨论弯曲变形和内力计算之前,我们首先需要了解梁的基本概念。
梁是一种长条形结构,由材料制成,其主要作用是承受横向力和弯矩。
梁通常用于支撑和传递载荷,使得荷载能够安全地传递到地基或其他支撑结构。
2. 弯曲变形弯曲力学梁在受到横向力作用时会发生弯曲变形。
弯曲变形可分为弯曲线的形状变化和截面各点的位移变化两个方面。
2.1 弯曲线的形状变化当横向力作用于梁上时,梁会呈现出一条弯曲线。
这条弯曲线称为弯曲曲线,弯曲曲线的形状取决于梁的几何形状、材料性质和受力情况。
常见的弯曲曲线形状包括凸曲线和悬臂曲线。
2.2 截面各点的位移变化在梁的弯曲过程中,截面上的各点将发生位移变化。
位移变化可分为纵向位移和横向位移两个方向。
纵向位移是指垂直于弯曲平面的位移,即梁的弯曲垂直方向的变形。
横向位移是指沿弯曲平面的位移,即梁的弯曲平面内的变形。
这些位移变化会导致梁的轴线发生曲率,截面上的各点相对于轴线发生旋转。
3. 内力计算在弯曲过程中,梁内部发生了一系列力的变化,包括弯矩、剪力和轴力。
这些内力是用来描述梁材料内部应力状态的。
内力计算是分析和设计梁结构的重要一步。
3.1 弯矩弯矩是梁内部发生的一对等大反向的力矩。
在弯曲力学中,弯矩是描述梁抵抗弯曲变形的重要参数。
弯矩的大小和分布取决于梁的几何形状、材料性质和受力情况。
3.2 剪力剪力是梁内部横向力的一种表现形式。
在弯曲力学梁中,剪力是垂直于梁轴线的力,用来描述梁材料负责承受横向力的能力。
3.3 轴力轴力是梁内部沿轴线方向的力。
当梁受到纵向拉力或压力时,轴力将发生变化。
轴力的大小和分布取决于梁的受力情况。
4. 弯曲梁的弯曲变形和内力计算方法在实际工程中,我们可以通过解析法或数值计算法来计算弯曲梁的弯曲变形和内力。