建筑力学5-轴力
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绪论部分荷载:直接施加在结构上的力,在工程上统称荷载。
结构:在建筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分。
构件:组成结构的每一个部分。
平衡状态:建筑的结构及组成结构的各构件,都相对于地面保持着静止状态,这种状态在工程上称为平衡状态。
要保证构件的正常工作,必须同时满足三个要求:1)在荷载作用下构件不发生破坏,即应具有足够的强度2)在荷载作用下构件所产生的变形在工程的允许范围内,即应具有足够的刚度3)承受荷载作用时,构件在其原有形状下应保持稳定,即应具有足够的稳定性※构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力建筑力学的任务是:研究和分析作用在结构(或构件)上力与平衡的关系,结构(或构件)的内力、应力、变形的计算方法以及构件的强度、刚度与稳定条件,为保证结构(或构件)既安全可靠又经济合理提供计算理论依据。
杆系结构:由杆件组成的结构。
建筑力学:是由研究建筑结构的力学计算理论和方法的一门科学。
第一章静力学的基本概念力的定义:力是物体间的相互机械运动。
用一个带有箭头的有向线段来表示一个力(注意作用点的位置)物体在受到力的作用后,产生的效应可以分成两种:外效应,也称为运动效应,使物体的运动状态发生改变。
内效应,也称为变形效应,使物体的形状发生变化。
力的三要素:大小、方向、作用点力的大小反应物体之间的相互机械作用的强弱程度力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向力的作用点是指力在物体的作用位置当接触面面积很小时,则可以将微小面积抽象为一个点,这个点称为力的作用点。
该作用力称为集中力;反之,如果接触面积较大而不能忽略时,则力在整个接触面上分布作用,此时的作用力称为分布力。
分布力的大小用单位面积上的力的大小来度量,称为荷载集度。
力是矢量,记作F刚体:在外力的作用下,不发生形变的物体。
平衡:在外力作用下,物体相对于地球保持静止或匀速直线运动状态,我们就称物体在外力作用下保持平衡。
力系分类汇交力系:力系中各力作用线汇交于一点力偶系:力系中各力可以组成若干力偶或力系由若干力偶组成平行力系:力系中各力作用线相互平行一般力系:力系中各力作用线既不完全交于一点,也不完全相互平行等效力系:若某一力系对物体产生的效应,可以用另一个力系来代替,则这两个力系称为等效力系。
建筑力学1.建筑力学的任务:研究和分析作用在结构或构件上力与平衡的关系,结构或构件的内力应力变形的计算方法以及构件的强度刚度和稳定条件,为保证结构或构件既安全可靠又经济合理提供计算理论依据。
2.要求:强度,刚度,稳定性。
3.杆:分为直杆和曲杆。
平面形状的称为板,曲面形状称为壳。
板块的几何特征是三个方向的尺寸都是同数量级的。
薄壁杆。
4.力:是物体间的相互机械作用,这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。
5力产生的效应:分为外效应(运动效应)和内效应(变形效应)6..力的三要素:力的大小、方向和作用点。
产生变体的物体称为刚体。
7平衡:是指物体相对地球保持静止或作匀速直线运动的状态。
力系分为汇交力系、力偶系、平行力系、一般力系。
(力系:作用在物体上的一组力。
)8.静力学基本公理:二力平衡原理:作用于刚体上的两个力平衡的充分与必要条件是这两个力相等、方向相反、作用线在一条直线上。
(推论:力的可传性原理)加减平衡力系原理:在作用于刚体上的已知力系上,加上或减去任意一个平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用效应。
力的平行四边形法则:作用于物体上同一点的两个力,可以和成为一个合力,合力也作用于该点,其大小和方向由以两个分力所构成的平行四边形的对角线来表示。
三力平衡汇交定理:一刚体受不平行的三个力作用而平衡时,此三力的作用线必共面且汇交于一点。
作用力与反作用力公理:两个物体间相互的一对力,总是大小相等、方向相反、作用线相同,并分别而且作用于这两个物体上。
9.约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋势的方向相反。
几种常见的约束及其约束反力:圆柱铰链约束,链杆约束,固定铰支座约束,固定端约束等10.画受力图的步骤及注意事项:1.取脱离体。
将研究对象从其联系的周围物体中分离出来,2.根据已知条件,画出作用在研究对象上的全部主动力;3根据脱离体原来受到的约束类型,画出相应的约束反力;4要熟练地使用常用的字母和符号标注各个约束反力;5.受力图上只画出脱离体的简图及其所受的全部外力,不画已被解除的约束。
单项选择题1、强度指的是()。
1.在荷载作用下构件抵抗破坏的能力2.在荷载作用下构件保持原有平衡状态的能力3.在荷载作用下构件抵抗可恢复变形的能力2、圆形截面最大弯曲剪应力是平均剪应力的( )倍1. 22. 1.253. 1.334. 1.53、认为材料沿各个方向的力学性能是相同的,这个假设属于()。
1. A. 均匀性假设2.各项异形假设3.各项同性假设4、薄壁环形截面最大弯曲剪应力是平均剪应力的( )倍1. B. 1.332. E. 1.53. 14. 25、点的速度合成定理的适用条件是()1.牵连运动只能是平动2.牵连运动为平动和转动3.牵连运动只能是平面平动4.牵连运动不限6、刚体受三不平行的力作用而处于平衡状态,则此三力的作用线()1.必汇交于一点2.必互相平行3.必皆为零4.必位于同一平面7、作用在一个刚体上的两个力如果满足等值反向,则该二力可能是()1.作用力和反作用力或一对平衡力2.一对平衡力或一个力偶3.一对平衡力或一个力和一个力偶4.作用力与反作用力或一个力偶8、平面内一非平衡共点力系和一非平衡共点力偶系最后可能合成的情况是()1.一合力偶2.一合力3.相平衡4.无法进一步合成9、工程中常见的组合变形是()1.斜弯曲及拉压与弯曲的组合2.弯曲与扭转的组合3.拉压及弯曲与扭转的组合4.ABC10、关于脆性断裂的强度理论是()1.第一和第四2.第三和第四3.第一和第二4.第二和第三11、下列结论中哪个是正确的?1.内力是应力的代数和2.应力是内力的平均值3.应力是内力的集度4.内力必大于应力12、关于屈服的强度理论是()1.第一和第二2.第三和第四3.第一和第四4.第二和第三13、以下说法错误的是()1.构件材料的极限应力由计算可得2.塑性材料以屈服极限为极限应力3.脆性材料以强度极限作为极限应力4.材料的破坏形式主要有2种14、一个应力状态有几个主平面()1.两个2.最多不超过三个3.无限多个4.一般情况下有三个,特殊情况下有无限多个15、对于一个微分单元体,下列结论中错误的是()1.正应力最大的面上剪应力必为零2.剪应力最大的面上正应力为零3.正应力最大的面与剪应力最大的面相交成45度4.正应力最大的面与正应力最小的面必相互垂直16、应力状态分为()1.单轴应力状态2.平面应力状态3.空间应力状态4.ABC17、对于等截面梁,以下结论错误的是()1.最大正应力必出现在弯矩值最大的截面上2.最大剪应力必出现在剪力最大的截面上3.最大剪应力的方向与最大剪力的方向一致4.最大拉应力与最大压应力在数值上一定相等18、对于矩形截面的梁,以下结论错误的是()1.出现最大正应力的点上,剪应力为零2.出现最大剪应力的点上,正应力为零3.最大正应力的点和最大剪应力的点不一定在同一截面上4.梁上不可能出现这样的截面,即该截面上的最大正应力和最大剪应力均为零19、在梁的正应力公式σ=My/Iz中,Iz为梁截面对于()的惯性矩1.形心轴2.对称轴3.中性轴4.形心主对称轴20、下面说法正确的是1.挠度向下为正2.挠度向上为负3.转角以顺时针为正4.ABC21、提高梁的弯曲强度的措施有()1.采用合理截面2.合理安排梁的受力情况3.采用变截面梁或等强度梁4.ABC22、矩形截面最大剪应力是平均剪应力的( )倍1. 12. 1.53. 24. 1.3323、纯弯曲指的是()1.梁段或梁的剪力为零,弯矩为常量2.梁段或梁的剪力为常量,弯矩为零3.梁段或梁的剪力弯矩均为零4.梁段或梁的剪力弯矩均不为零24、对称结构在对称荷载作用下,梁的剪力图和弯矩图的特点是()1.剪力图对称,弯矩图对称2.剪力图反对称,弯矩图反对称3.剪力图反对称,弯矩图对称4.剪力图对称,弯矩图反对称25、在无载荷的梁段下列说法错误的是()1.Q大于0时M图斜率为正2.Q大于0时M图斜率为负3.Q等于0时M图斜率为04.Q小于0时M图斜率为负26、一实心圆轴受扭,当其直径减少到原来的一半时,则圆轴的单位扭转角为原来的几倍?1. 22. 43.84.1627、关于矩形截面和圆截面杆扭转的区别以下正确的是()1.变形后圆截面杆的横截面还是平面2.平面假设可以用于矩形截面杆扭转分析3.矩形截面杆变形后横截面还是平面4.平面假设对任何截面杆都适用28、低碳钢材料的扭转破坏的原因是()1.拉伸破坏2.压缩破坏3.失稳破坏4.剪切破坏29、以下说法错误的是()1.扭转问题是个超静定问题2.扭转角沿轴长的变化率称为单位扭转角3.有些轴不仅考虑强度条件,还考虑刚度条件4.精密机械的轴的许用扭转角为1度每米30、研究纯剪切要从以下来考虑()1.静力平衡2.变形几何关系3.物理关系4.ABC31、关于圆轴扭转的平面假设正确的是()1.横截面变形后仍为平面且形状和大小不变2.相临两截面间的距离不变3.变形后半径还是为直线4.ABC32、以下不属于连接件强度校核内容的是()1.铆钉的剪切强度2.铆钉和钢板之间的挤压强度3.铆钉的弯曲强度4.钢板的拉伸强度33、一圆截面直杆,两端承受拉力作用。
建筑⼒学习题答案集.1、对于作⽤在刚体上的⼒,⼒的三要素是⼤⼩、⽅向、作⽤点。
2、⼒对矩⼼的矩,是⼒使物体绕矩⼼转动效应的度量。
3、杆件变形的基本形式共有轴向拉伸(压缩)变形、弯曲、剪切和扭转四种。
4、轴⼒是指沿着杆件轴线的内⼒。
5、轴向拉伸(压缩)的正应⼒⼤⼩和轴⼒的⼤⼩成正⽐,规定受拉为正,受压为负。
6、两端固定的压杆,其长度系数是⼀端固定、⼀端⾃由的压杆的 4 倍。
7、细长压杆其他条件不变,只将长度增加⼀倍,则压杆的临界应⼒为原来的0.25 倍。
8、在⼒法⽅程中,主系数δii恒⼤于零。
9、⼒矩分配法的三个基本要素为转动刚度、分配系数和传递系数。
10、梁的变形和抗弯截⾯系数成反⽐。
11、结构位移产⽣的原因有荷载作⽤、温度作⽤、⽀座沉降等。
填空⼆1、在任何外⼒作⽤下,⼤⼩和形状保持不变的物体称__刚体__________。
2、2、⼒是物体之间相互的_____机械作⽤_____________。
这种作⽤会使物体产⽣两种⼒学效果分别是____外效果________和____内效果________。
3、⼒的三要素是_______⼒的⼤⼩_________、_____⼒的⽅向___________、____⼒的作⽤点4、4、加减平衡⼒系公理对物体⽽⾔、该物体的___外____效果成⽴。
5、⼀刚体受不平⾏的三个⼒作⽤⽽平衡时,这三个⼒的作⽤线必____汇交于⼀点__________。
6、使物体产⽣运动或产⽣运动趋势的⼒称_______荷载(主动⼒)_______。
7、约束反⼒的⽅向总是和该约束所能阻碍物体的运动⽅向______相反________。
8、柔体的约束反⼒是通过___接触_________点,其⽅向沿着柔体____中⼼________线的拉⼒。
9、平⾯汇交⼒系平衡的必要和充分的⼏何条件是⼒多边形_____⾃⾏封闭_________。
10、平⾯汇交⼒系合成的结果是⼀个_____合⼒_________。
建筑力学轴力的名词解释在建筑结构中,轴力是指物体受到的内部力沿着结构元素的轴线方向施加的一种力。
轴力作用下的结构元素称为轴向力构件,它主要由拉力和压力组成。
轴力是建筑力学中重要的概念,对于结构的安全性和稳定性具有重要影响。
1. 轴力的基本概念轴力是指作用在结构构件沿着轴线方向的内部力。
对于受轴向力作用的构件,力的方向与轴线方向一致,力的大小则取决于受力部分的面积以及受力的大小。
当受力为拉力时,轴力为正值;当受力为压力时,轴力为负值。
轴力的单位是牛顿(N)。
2. 轴力的计算方法轴力的计算方法可以通过受力部分的应力和受力面积来确定。
如果知道受力面积和应力的关系,即可求得轴力。
轴力的计算公式为:N = A × σ其中,N表示轴力,A表示受力部分的面积,σ表示受力部分的应力。
根据轴力的正负性,可以判断构件受拉力还是受压力。
3. 轴力的影响因素轴力的大小不仅取决于受力部分的面积和应力,还受到其他因素的影响。
以下是一些常见的轴力影响因素:3.1 结构构件的截面形状截面形状对轴力的大小和分布具有重要影响。
通常,圆形截面具有更好的承载能力,能够较好地抵抗轴向力的作用。
而非圆形的截面形状则可能导致轴向力的集中或分散,进而对结构构件的强度产生影响。
3.2 材料的性质材料的性质也是影响轴向力的重要因素。
不同材料的抗拉、抗压能力不同,因此在选择材料时需要考虑结构所承受的轴向力大小。
3.3 加载条件结构所受的加载条件直接影响轴向力的大小。
例如,在相同的截面面积和材料性质下,受到的拉力越大,则轴向力也越大。
因此,在结构设计中,需合理确定加载条件,以满足结构的工作要求。
4. 轴力的应用轴力在建筑结构中起到非常重要的作用。
在梁、柱、桁架等结构中,轴力的大小决定了结构的强度和稳定性。
合理分析和设计轴力,有助于优化结构的各种参数,提高结构的承载能力和抗震性能。
5. 轴力的挑战与发展随着建筑结构的发展和设计要求的提高,轴力的计算和分析工作变得更加复杂和精细。
建筑力学综合练习2 一、是非题(将判断结果填入括弧,以√表示正确,以×表示错误) 1、约束是阻碍物体运动的限制物。
( ) 2、力偶的作用面是指组成力偶的两个力所在的平面。
( ) 3、物体系统是指由若干个物体通过约束按一定方式连接而成的系统。
( ) 4、轴力是指沿着杆件轴线方向的内力。
( ) 5、截面上的剪力使研究对象有逆时针转向趋势时取正值,当梁横截面上的弯矩使研究对象产生向下凸的变形时(即下部受拉,上部受压)取正值。
( ) 6、桁架中内力为零的杆件称为零杆。
( ) 7、有面积相等的正方形和圆形,比较两图形对形心轴惯性矩的大小,可知前者比后者小。
( )8、细长压杆其他条件不变,只将长度增加一倍,则压杆的临界应力为原来的4倍。
( )9、在使用图乘法时,两个相乘的图形中,至少有一个为直线图形。
( ) 10、结点角位移的数目就等于结构的超静定次数。
( ) 11、计算简图是经过简化后可以用于对实际结构进行受力分析的图形。
( )12、力系简化所得的合力的投影和简化中心位置有关,而合力偶矩和简化中心位置无关。
(13、无多余约束的几何不变体系组成的结构是超静定结构。
( ) 14、图乘法的正负号规定为:面积ω与纵坐标y 0在杆的同一边时,乘积ωy 0应取正号;面积ω与纵坐标y 0在杆的不同边时,乘积ωy 0应取负号。
( )15、力矩分配法的三个基本要素为转动刚度、分配系数和传递系数。
( )二、单项选择题1、链杆(二力杆)对其所约束的物体的约束反力( )作用在物体上。
A.为两互相垂直的分力B.为沿链杆的几何中心线C.为沿链杆的两铰链中心的连线D.沿接触面的法线2、如图所示结构为( )。
A.几何可变体系B. 几何瞬变体系C.几何不变体系,无多余约束D.几何不变体系,有一个多余约束3、截面法求杆件截面内力的三个主要步骤顺序为( )。
A.列平衡方程、画受力图、取分离体B.画受力图、列平衡方程、取分离体C.画受力图、取分离体、列平衡方程D.取分离体、画受力图、列平衡方程4、圆截面杆受力如图示,使杆发生拉伸变形的是( )。
一、单项选择题1.约束反力中含有力偶的支座为( B )。
A.固定铰支座B.固定端支座 C.可动铰支座 D.都不是2.由两个物体组成的物体系统,共具有( D )独立的平衡方程。
A.3B.4C.5D. 6 4.低碳钢的拉伸过程中,胡克定律在( A )范围内成立。
A.弹性阶段B.屈服阶段 C.强化阶段 D.颈缩阶段5.轴心受压直杆,当压力值F P 恰好等于某一临界值FPcr 时,压杆可以在微弯状态下处于新的平衡,称压杆的这种状态的平衡为( C )。
A.稳定平衡B.不稳定平衡C.随遇平衡D.不知道6.位移法的基本未知量是( C )。
A.杆件的变形B.多余约束力 C.结点位移 D.支座位移7.图示单跨梁AB 的转动刚度S AB 是( B )。
()EI ilA.3iB.6iC.4iD.-i 8二力法中,主系数认11是由( B )图乘得出的。
A.1M 图和P M图 B.1M 图和1M 图 C.P M 图和P M 图 D.都不是9.在力法典型方程的系数和自由项中,数值范围恒大于零的有( A )。
A.主系数B.主系数和副系数 C.主系数和自由项 D.副系数和自由项10.力偶可以在它的作用平面内( C ),而不改变它对物体的作用。
A.任意移动B.任意转动 C.任意移动和转动 D.既不能移动也不能转动11.若刚体在二个力作用下处于平衡,则此二个力必( D )。
A.大小相等B.大小相等,作用在同一直线C.方向相反,作用在同一直线D.大小相等,方向相反,作用在同一直线12.截面法求杆件截面内力的三个主要步骤顺序为( D )。
A.列平衡方程、画受力图、取分离体B.画受力图、列平衡方程、取分离体C.画受力图、取分离体、列平衡方程D.取分离体、画受力图、列平衡方程13.静定结构的几何组成特征是(B )。
A.体系几何不变 B.体系儿何不变且无多余约束 C.体系几何可变 D.体系几何瞬变14.低碳钢的拉伸过程中,( B )阶段的特点是应力几乎不变。
试卷代号:2348中央广播电视大学2010—2011学年度第一学期“开放专科”期末考试建筑力学 试题2011年1月一、单项选择题1.平面一般力系可以分解为()A.一个平面汇交力系B.一个平面力偶系C.一个平面汇交力系和一个平面力偶系D.无法分解2.平面平行力系有()个独立的平衡方程,可用来求解未知量。
A.4 B.3 C.2 D.13.结点法计算静定平面桁架,其所取脱离体上的未知轴力数一般不超过()个。
A.1 B.2 C.3 D.44.工程设计中,规定了容许应力作为设计依据n][σσ=。
其值为极限应力0σ除以安全系数n ,其中n 为()。
A.>1 B.1≤ C.=1 D.<15.在工程实际中,要保证杆件安全可靠地工作,就必须使杆件内的最大应力max σ满足条件6.在梁的强度计算中,必须满足()强度条件。
A.正应力 B.剪应力C.正应力和剪应力D.无所谓 7.力法的基本未知量是() A.结点位移 B.约束反力 C.内力 D.多余约束力8.图示单跨梁的转动刚度是()9.在图乘法中,欲求某点的属相位移,则应在该点虚设()A.竖向单位力B.水平向单位力C.任意方向单位力D.单位力偶10.在图乘法中,欲求某点的转角,则应在该点虚设()A.竖向单位力B.水平向单位力C.任意方向单位力D.单位力偶二、判断题1.杆件的特征是其长度远大于横截面上其他连个尺寸。
()2.梁按其支承情况可分为静定梁和超静定梁。
()3.在平面力系中,所有力作用线互相平行的力系,称为平面平行力系,有2个平衡方程。
()4.如果有n个物体组成的系统,每个物体都受平面一般力系的作用,则共可以建立3个独立的平衡方程。
()5轴力是指沿着杆件轴线方向的内力。
()6.平面弯曲是指作用于梁上的所有荷载都在梁的纵向对称面内,则弯曲变形时梁的轴线仍在此平面内。
()7.低碳钢的拉伸试验中有弹性、屈服、强化和颈缩破坏四个阶段。
()8.在工程中为保证构件安全正常工作,构件的工作应力不得超过材料的许用应力[σ],而许用应力[σ]是由材料的极限应力和安全因素决定的。