分析与简单计算构件平面受力
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工程构件受力分析基础知识1工程力学的研究对象工程力学是研究工程构件的受力分析、承载能力的基本原理和方法的科学。
工程中一般构件按宏观尺寸区分为:(1)杆件;(2)板、壳构件;(3)实体构件。
工程力学的研究对象主要是杆件。
2杆件的几何特征杆件是指物体的纵向(长度)尺寸远大于横截面的宽度和高度(横向)尺寸的构件。
即杆件的几何特征:细而长。
杆件主要几何因素是横截面和杆轴线。
横截面——垂直杆长度方向的截面。
杆轴线——所有横截面形心的连线。
3工程力学的研究内容和任务工程力学的任务是通过研究构件的强度、刚度、稳定性和材料的力学性能,在保证既安全可靠又经济节约的前提下,为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论。
构件正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求,即进行其承载能力计算。
强度是指构件抵抗破坏的能力。
刚度是指构件抵抗变形的能力。
稳定性是指构件保持原有平衡状态的能力。
构件的强度、刚度、稳定性与材料的力学性能有关,而材料的力学性能需要通过试验来测定。
此外,工程中还存在着单靠理论分析尚难解决的复杂问题,需要依靠实验来解决。
因此,在工程力学中,实验占有十分重要的地位。
工程力学的内容包含以下几个部分:(1)工程构件受力分析; (2)工程构件承载能力分析;(3)受压构件稳定性分析;(4)工程构件承载能力优化分析4刚体、变形固体及其基本假定1.刚体的概念所谓刚体就是指在外力的作用下,大小和形状都不变的物体。
2.理想变形固体及其基本假设变形固体是指受力后会产生变形的物体。
对理想变形固体材料的基本假设有:(1)连续均匀假设;(2)各向同性假设。
撤去荷载可完全消失的变形称为弹性变形。
撤去荷载不能恢复的变形称为塑性变形或残余变形。
工程中大多数构件在荷载作用下产生的变形量若与其原始尺寸相比很微小时,称为小变形,否则称为大变形。
工程力学中把所研究的构件作为连续、均匀、各向同性的理想变形固体,在弹性范围内和小变形情况下研究其承载能力。
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杆件的受力分析与计算杆件是广泛应用于各种工程领域的构件,承载着复杂的受力和力学挑战。
在设计和计算杆件时,准确的受力分析是至关重要的。
本文将介绍杆件的受力分析与计算方法,以及一些常见的杆件受力计算案例。
一、杆件受力分析方法1. 自由体图法自由体图法是一种基本的受力分析方法,通过将杆件从主体结构中分离出来,将外力和内力表示在图上,利用平衡条件进行力的计算。
首先,需要选择合适的自由体图方案,通常选择具有对称性或受力简单的自由体图。
然后,根据平衡条件,在自由体图上标示出支持反力和外载荷。
最后,根据力的平衡条件,确定杆件内部的受力分布。
2. 叠加法叠加法是一种常用的受力分析方法,将外力拆解为多个简单的力,并分别计算各个力对杆件的影响。
叠加法适用于受力复杂、存在多个外力作用的杆件。
首先,将外力按照需要的方向和大小进行分解,得到各个简单力。
然后,通过计算各个简单力对杆件产生的受力和力偶,求解最终受力分布。
3. 假设法假设法是在力学分析中常用的方法之一,通过假设杆件中某些部分受力的方式,并进行受力计算。
假设法适用于复杂的受力情况,通过合理的假设可以简化问题的复杂性。
在假设法中,需要合理选择假设的受力方式,并根据受力平衡条件进行计算。
二、杆件受力计算案例1. 杆件的拉伸和压缩对于受到拉伸或压缩的杆件,可以根据杨氏模量和截面面积计算受力。
首先,根据受力方向和大小选择合适的杆件横截面积。
然后,根据应变-应力关系确定杆件的应力。
最后,通过应力和截面积的乘积计算出杆件所受的力。
2. 杆件的弯曲对于受到弯曲的杆件,计算受力需要考虑弯矩和截面惯性矩。
首先,利用受力分析方法确定弯矩的大小和分布。
然后,计算出截面的惯性矩。
最后,根据杆件的材料性质和几何特征,计算弯曲应力和弯曲力。
3. 杆件的剪切对于受到剪切力的杆件,计算受力需要考虑剪切应力和截面剪切面积。
首先,根据剪切力的大小和方向确定剪切应力的分布。
然后,计算出截面的剪切面积。
第二章平面构件受力分析一判断题1. 加减平衡力系公理一般不适用于一个变形体。
(√)2. 合力一定比分力大。
(×)3. 约束力的作用位置在约束与被约束物体的相互接触处。
(√)4. 汇交力系中各个力的作用点为同一点。
(×)5. 力偶不能够合成为一个力,也不能用一个力来等效替代。
(√)6. 平面汇交力系中各力在任意轴上投影的代数和分别等于零,则该力系平衡。
(√)7. 在应用平面汇交力系的平衡方程解题时,所选取的两个投影轴必须相互垂直。
(×)8.作用在同一物体上的作用力和反作用力,两力的大小相等,方向相反,沿着同一直线上。
(×)9.力的平衡条件是:大小相等,方向相反,作用在同一物体上。
(×)10.光滑接触面的约束反力方向是沿接触面法线方向而指向物体。
(√)11.固定铰链支座的约束反力方向一般是不固定的。
(√)12.作用在物体上的力,向一指定点平行移动必须同时在物体上附加一个力偶。
(√) 13.力偶可以在作用面内任意移动,而不改变它对刚体的作用效果。
(√)14.三个力作用下处于平衡状态,其中两个力的作用线汇交于一点,则第三个力的作用线必通过该点。
(√)二、选择题1. 用解析法求平面汇交力系的合力时,若选取不同的直角坐标系,所求得的结果( A )A . 相同B . 不同2. 某简支梁AB受载荷如图所示,现分别用R A、R B表示支座A、B处的约束反力,则它们的关系为( C )。
A.R A<R BB.R A>R BC.R A=R B3.可任意旋转,又可任意移动而不改变其作用效果的是( D )A 力B 某点的矩C 力偶D 力偶矩4.作用在同一物体上的两个力,若其大小相等,方向相反,则它们( C )A 只能是一对平衡力B 只能是一个力偶C 可能是一对平衡力或一个力偶D 可能是一对作用力和反作用力5.属于力矩作用的是( D )A 用丝锥攻螺纹B 双手握方向盘C 用螺丝刀扭螺钉D 用扳手拧螺母6.平面汇交力系可等价于( A )A 一个合力B 一个合力偶C 一个合力和一个合力偶D 一个分力7.作用力和反作用力应是( C )。
结构的计算简图及受力分析3.1 荷载的分类实际的建筑结构由于其作用和工作条件不同,作用在它们上面的力也显示出多种形式。
如图3.1所示的工业厂房结构,屋架所受到的力有:屋面板的自重传给屋架的力,屋架本身的自重,风压力和雪压力以及两端柱或砖墙的支承力等。
图3.1在建筑力学中,我们把作用在物体上的力一般分为两类:一类是主动力,例如重力、风压力等;另一类是约束力,如柱或墙对梁的支承力。
通常把作用在结构上的主动力称为荷载。
荷载多种多样,分类方法各不相同,主要有以下几种分类方法:(1)荷载按其作用在结构上的空间范围可分为集中荷载和分布荷载作用于结构上一点处的荷载称为集中荷载。
满布在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载,统称为分布荷载。
例如梁的自重,用单位长度的重力来表示,单位是N/m或kN/m,作用在梁的轴线上,是线荷载。
对于等截面匀质材料梁,单位长度自重不变,可将其称为线均布荷载,常用字母q表示(图3.2)。
当荷载不均匀分布时,称为非均布荷载,如水对水池侧壁的压力是随深度线性增加的,呈三角形分布。
图3.2(2)荷载按其作用在结构上的时间分为恒载和活载恒荷载是指永久作用在结构上的荷载,其大小和位置都不再发生变化,如结构的自重。
活荷载是指作用于结构上的可变荷载。
这种荷载有时存在、有时不存在,作用位置可能是固定的也可能是移动的,如风荷载、雪荷载、吊车荷载等。
各种常用的活荷载可参见《建筑结构荷载规范》。
(3)荷载按其作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载静力荷载是指荷载从零缓慢增加到一定值,不会使结构产生明显冲击和振动,因而可以忽略惯性力影响的荷载,如结构自重及人群等活荷载。
动力荷载是指大小和方向随时间明显变化的荷载,它使结构的内力和变形随时间变化,如地震力等。
3.2 约束与约束反力1)约束和约束反力的概念所谓约束,是指能够限制某构件位移(包括线位移和角位移)的其他物体(如支承屋架的柱子,见图 3.1)。
结构力学第7章力法力法是结构力学中的一种分析方法,通过力法可以计算结构系统中各个构件的受力情况。
力法分为两种,即静力法和动力法。
静力法是力法的一种基本形式,它假设结构系统处于静止状态,通过平衡条件来计算结构中构件的受力。
在应用静力法时,我们根据不同的受力情况选择适当的计算方法。
常见的静力法有三种,即图解法、解析法和力平衡方程法。
图解法是最直观、易于理解和应用的方法之一、在图解法中,我们首先绘制结构的荷载图和支座反力图。
然后,根据等效荷载和支座反力,我们可以通过直观的力平衡图来计算结构中各个构件的受力情况。
解析法是一种较为精确的力法方法。
在解析法中,我们可以通过力平衡方程来计算结构中各个构件的受力。
通过将力平衡方程应用于不同的构件,我们可以得到方程组,并解得未知力的数值。
常见的解析法有支反推移法、拆解法和替换法。
支反推移法是一种常见的解析法,它通过将处于平衡状态的内力反向传递来计算结构中各个构件的受力。
该方法适用于简单、对称的结构系统。
拆解法是一种适用于复杂结构的方法,它将结构系统拆解为多个简单结构,在每个简单结构中应用平衡条件计算受力。
替换法是一种常用于桁架结构的方法,它通过将构件按照等效的支座反力进行替换,然后计算受力。
力平衡方程法是一种广泛应用于结构力学中的方法。
在力平衡方程法中,我们通过应用力平衡方程来计算结构中各个构件的受力。
在计算过程中,我们需要考虑结构的平衡条件、力的合成和分解等因素。
常见的力平衡方程法有梁静力法、杆件静力法和平面结构静力法等。
动力法是力法的另一种形式,它适用于分析结构在动力作用下的响应。
动力法通过求解结构的动力方程,计算结构的振动、位移和应力等。
常见的动力法有等效荷载法、阻尼振动法和模态分析法等。
等效荷载法是一种常用的动力法,它将随机振动转化为与之等效的静力荷载,然后用静力法来计算结构的受力情况。
阻尼振动法是一种考虑结构阻尼特性的动力法,它在动力方程中引入阻尼项,计算结构的振动衰减情况。
平面四连杆受力计算
平面四连杆机构是一种空间低副机构,由若干刚性构件通过低副(转动副、移动副)联接而成,各构件上各点的运动平面相互不平行。
对于平面四连杆机构的受力分析计算,可以遵循以下步骤:
1. 作出机构的运动学分析图:包括四根杆件和两个主要连接点。
这个分析图应该体现机构的所有运动组成部分。
2. 建立参考系:设立一个坐标系来测量和规定各部分对于另一部分的位置和速度。
3. 确定加速度和角加速度:在进行受力分析之前,需要先确定机构中各部分的加速度和角加速度(可以通过求导得到)。
4. 计算每个杆件所受的外力:外力包括重力、惯性等。
5. 计算各个接触点处的支持反力:机构中每个连接点处都存在支持反力,通过施加平衡条件,可以得到它们的大小和方向。
6. 确认静平衡条件是否满足:在进行上述计算时,必须保证静平衡条件成立(即合外力为零、合支持反力矩为零),否则需要进行重新整理。
在进行平面四连杆受力计算时,需要根据具体情况选择合适的计算方法,并进行详细的分析和计算。
如果不确定如何进行受力分析计算,建议寻求相关专业人员的帮助。
如何计算物体在垂直平面上的受力分析?物体在垂直平面上的受力分析是一个复杂的问题,需要综合考虑多种因素,包括物体的质量、重力、摩擦力、支持力等。
下面是一些步骤,可以帮助你计算物体在垂直平面上的受力分析:1. 确定物体所受的重力。
重力是由于地球的吸引而产生的力,其方向垂直向下。
你可以使用公式F = mg 来计算重力的大小,其中F 是重力,m 是物体的质量,g 是重力加速度(约等于9.8 m/s²)。
2. 确定物体的支持力。
支持力是物体受到的与其接触面垂直的力。
支持力的方向与接触面垂直,并总是与重力相反,以保持物体在垂直平面上的平衡。
你可以使用公式 F = N 来计算支持力的大小,其中F 是支持力,N 是支持力的大小。
3. 确定物体受到的摩擦力。
摩擦力是物体在接触面上产生的阻力,其大小取决于接触面的性质和物体相对于接触面的运动状态。
在垂直平面上,摩擦力的方向与支持力的方向相反,并总是与重力相反。
你可以使用公式F = μN 来计算摩擦力的大小,其中F 是摩擦力,μ是摩擦系数,N 是支持力的大小。
4. 综合考虑以上因素,列出物体在垂直平面上的受力平衡方程。
物体在垂直平面上的受力平衡意味着物体受到的重力、支持力和摩擦力相互抵消,不产生加速度。
你可以使用公式 F = mg - Ff - FN 来建立平衡方程,其中Ff 是摩擦力,FN 是支持力。
5. 解方程求得物体的受力分析。
通过解方程,你可以求得物体受到的各个力的方向和大小,从而得出物体的受力分析。
需要注意的是,以上步骤仅适用于静态平衡状态下的物体。
对于动态平衡状态下的物体,还需要考虑其他因素,如空气阻力、惯性力等。
混凝土结构中的受力分析与计算一、引言混凝土结构是一种常见的建筑结构形式,应用广泛。
在设计混凝土结构时,受力分析与计算是一个非常重要的环节。
本文将从混凝土结构的基本力学分析入手,详细介绍混凝土结构中的受力分析与计算。
二、混凝土结构的基本力学分析1.力学模型混凝土结构的力学模型一般采用弹性模型。
即认为混凝土在一定的应力范围内具有线性弹性的力学特性。
在弹性模型下,混凝土的应力应变关系可以表示为:$$\sigma=E\varepsilon$$其中,$\sigma$表示混凝土的应力,$E$表示混凝土的弹性模量,$\varepsilon$表示混凝土的应变。
2.荷载混凝土结构的荷载可分为静荷载和动荷载两种类型。
静荷载主要包括自重、活载和附加荷载等。
动荷载主要包括地震荷载、风荷载和水荷载等。
3.支座条件混凝土结构的支座条件通常分为固定支座和滑动支座两种类型。
固定支座能够阻止结构在该处的位移和旋转,而滑动支座只能阻止结构在该处的位移。
三、混凝土结构受力分析1.梁的受力分析梁是混凝土结构中常见的构件形式,其受力分析主要涉及弯矩和剪力的计算。
在梁的受力分析中,需要确定梁的跨度、荷载以及支座条件等参数。
根据这些参数,可以通过弯矩和剪力图的绘制来计算梁的弯矩和剪力。
2.柱的受力分析柱是混凝土结构中另一种常见的构件形式,其受力分析主要涉及压力和弯矩的计算。
在柱的受力分析中,需要确定柱的荷载、高度以及支座条件等参数。
根据这些参数,可以通过荷载-位移曲线的绘制来计算柱的压力和弯矩。
3.板的受力分析板是混凝土结构中常见的平面构件形式,其受力分析主要涉及弯矩、剪力和扭矩的计算。
在板的受力分析中,需要确定板的厚度、荷载以及支座条件等参数。
根据这些参数,可以通过弯矩、剪力和扭矩图的绘制来计算板的弯矩、剪力和扭矩。
四、混凝土结构的计算1.强度设计强度设计是混凝土结构设计的一个重要环节。
根据工程要求和规范规定,需要确定混凝土的强度等级以及结构的强度安全系数。