静定梁结构内力计算
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单跨静定梁的内力计算单跨静定梁的内力计算是结构力学中的一个基本问题,通过计算可以得到梁在不同位置处的剪力、弯矩和轴力等内力参数。
这些内力参数是设计和分析梁的性能和安全性的重要依据。
梁的内力计算可以通过多种方法进行,常见的有静力方法、能量方法和受力平衡方法等。
下面将介绍静力方法和能量方法这两种常用的计算方法,并简要说明计算步骤和注意事项。
1. 静力方法:静力方法是一种基于受力平衡的计算方法,通过平衡受力来计算内力。
具体步骤如下:1.1 绘制受力图:根据梁的受力情况,画出受力图,标注各个受力的方向和大小,包括支持力、荷载力、剪力和弯矩等。
1.2 利用受力平衡条件分析:根据受力平衡条件,设置适当的方程组,解方程组得到未知力的大小。
1.3 计算内力:根据受力图和已知力的大小,应用受力平衡和几何关系,计算梁的不同位置处的剪力、弯矩和轴力等内力。
2. 能量方法:能量方法是通过能量原理来计算内力的一种方法,包括弹性势能原理和最小势能原理。
具体步骤如下:2.1 建立适当的变形假设和应变位移关系:对梁的受力状态进行分析,建立适当的变形假设,如小位移假设,然后利用应变位移关系得到各部位的应变和位移。
2.2 建立应变能和位移能的表达式:利用应变能和位移能的定义,建立它们的表达式,一般包括弯曲应变能、剪切应变能和轴向应变能等。
2.3 建立总能量和平衡方程:将总能量表示为应变能和位移能的和,再应用极值原理,建立平衡方程,对系统总能量求导,使其达到极值。
2.4 计算内力:通过求解平衡方程,得到梁在不同位置处的内力。
在进行单跨静定梁的内力计算时,需要注意以下几点:- 细化受力图的绘制,要准确标注各个受力的方向和大小。
- 对于复杂的受力情况,可采用多段剖分的方法,将梁分割为多个小段进行分析,再将结果整合得到整体的内力。
- 静力和能量方法是两种常用的计算方法,其结果应尽可能一致,以确保计算结果的准确性。
- 在应用能量方法计算内力时,应根据实际情况选择适当的应变能和位移能表达式。
力学与结构—静定结构内力计算静定结构是指在静态平衡的情况下,具有确定的结构稳定的结构体系。
在静定结构内力计算中,我们主要关注结构中的受力情况,以及内力的计算和分析。
本文将介绍静定结构内力计算的基本原理和方法。
一、静定结构的受力情况静定结构中,每一点的受力都可以通过平衡方程来计算。
平衡方程包括力的平衡方程和力矩的平衡方程。
力的平衡方程:在静态平衡状态下,结构的受力合力为零,即ΣF=0力矩的平衡方程:在静态平衡状态下,结构的受力合力矩为零,即ΣM=0根据这两个平衡方程,我们可以计算出结构中各个节点的受力情况。
二、内力的计算和分析在静定结构中,内力是指结构中材料的内部受力情况。
在计算内力时,我们主要关注结构中的悬臂梁、简支梁、悬链线等情况。
1.悬臂梁悬臂梁是一种固定在一端的梁。
在计算悬臂梁的内力时,我们需要知道梁的长度、材料的性质、外力的作用点和大小等信息。
对于悬臂梁,内力可以通过以下公式计算:弯矩M=Px(P为力的大小,x为力的作用点到悬臂梁左端的距离)剪力V=P2.简支梁简支梁是一种两端都可以自由转动的梁。
在计算简支梁的内力时,我们同样需要知道梁的长度、材料的性质、外力的作用点和大小等信息。
对于简支梁,内力可以通过以下公式计算:弯矩M=Px(P为力的大小,x为力的作用点到简支梁左端的距离)剪力V=03.悬链线悬链线是一种线性受力的结构,常见于吊桥和高空绳索走廊等场景。
在计算悬链线的内力时,我们需要知道悬链线的长度、绳子的重力、外力的作用点和大小等信息。
对于悬链线,内力可以通过以下公式计算:水平力H=水平方向的外力的合力垂直力V=绳子的重力+垂直方向的外力的合力张力T = sqrt(H^2 + V^2)通过以上的方法,我们可以计算得到静定结构中各个节点的受力情况和内力。
三、静定结构内力计算的应用静定结构内力计算在结构工程中具有重要的应用价值。
通过计算内力,我们可以了解结构的受力情况,选择合适的材料和结构参数,保证结构的安全性和稳定性。
5.2 多跨静定梁的内力计算与内力图绘制一、多跨静定梁的组成单跨静定梁多使用于跨度不大的情况,如门窗、楼板、屋面大梁、短跨的桥梁以及吊车梁等。
通常将若干根单跨梁用铰相连,并用若干支座与基础连接而组成的静定结构称为多跨静定梁。
如图5. 19(a)所示为房屋建筑中一木檩条的结构图,在各短梁的接头处采用斜搭接加螺栓系紧。
由于接头处不能抵抗弯矩,因而视为铰结点。
其计算简图如图5. 19(b)所示。
从几何组成上看,多跨静定梁的组成部分可分为基本部分和附属部分。
如图5. 19(b)所示,其中梁AB 部分,有三根支座链杆直接与基础(屋架)相连,不依赖其它部分构成几何不变体系,称为基本部分;对于梁的EF 和IJ 部分,因它们在竖向荷载作用下,也能独立保持平衡,故在竖向荷载作用下,可以把它们当作基本部分;而短梁CD 和GH 两部分支承在基本部分之上,需依靠基本部分才能保持其几何不变性,故称为附属部分。
为了清楚地看到梁各部分之间的依存关系和力的传递层次,可以把基本部分画在下层,把附属部分画在上层,如图5.19(c)所示,称为层次图。
BCDEFG H I(f)(g)AB CD E F GHA BCDE F GHII(a)(b)(c)(d)(e)ABCDEF GHIA B C D E F G H I JABCD EFG H IJ檩条屋架上弦图5.19二、多跨静定梁的内力计算从受力分析看,由于基本部分能独立地承受荷载而维持平衡,故当荷载作用于基本部分时,由平衡条件可知,将只有基本部分受力,附属部分不受力。
而当荷载作用于附属部分时,则不仅附属部分受力,其反力将通过铰结处传给基本部分,使基本部分同时受力。
由上述基本部分和附属部分力的传递关系可知,多跨静定梁的计算顺序应该是先计算附属部分,后计算基本部分。
计算附属部分时,应先从附属程度最高的部分算起;计算基本部分时,把计算出的附属部分的约束力反其方向,作为荷载作用于基本部分。