第十二章 连杆与桁架结构分析
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桁架的结构分析及在生活中的应用宇航学院1.桁架的定义由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构2.桁架在工程和生活中的结构模型如:升降机构,塔示吊车,住房,屋顶,桥梁,汽车底盘,电线杆,高压输电线的铁塔,航空航天飞机的发射架,人体骨骼,手臂3.桁架所具有的力学性能a.足够的强度—不发生断裂或塑性变形b.足够的刚度—不发生过大的弹性变形c.足够的稳定性—不发生因平衡形式的突然转变而导致的坍塌d.良好的动力学特性—抗震性4.组成桁架材料要求a.要有符合要求的杆件b.要有良好的连接件,包括铆钉、销钉及焊缝的连接5.桁架的力学分析a.构建桁架的基本原则:组成桁架的杆件只承受拉力或压力,不承受弯曲。
这样杆件内横截面就承受均匀内力,若承受弯矩的话,内力就不是均匀分布的,有些横截面上的内力相当大,容易造成杆件的强度失效。
b.二力杆是组成桁架的基本构件。
c.实际上的桁架与理论分析的模型是有差距的,为了便于理论分析,对实际桁架作以下基本假定:(1).所有杆件只在端部连接(2).所有连接处均为光滑铰链(3).只在连接处加载(4).杆的重量忽略不计只有保证这几个基本条件,才能保证杆件只承受拉力或压力,即所有的杆都是二力杆。
6.桁架分类a.平面桁架(1).平面结构,载荷作用在结构平面内;(2).对称结构,载荷作用在对称面内。
例塔吊.b.空间桁架(1).结构是空间的,载荷是任意的;(2).结构是平面的,载荷与结构不共面。
7.静力分析的基本方法方法要点:分析桁架受力的基本的方法:整体平衡和局部平衡。
如图三角形,整体是平衡的,从中任取一部分都是平衡的,比如三个杆件是平衡的,三个节点也是平衡的。
这样一个整体平衡和局部平衡的概念就构成了静力分析的方法要点。
a.节点法以节点为平衡对象;节点力的作用线已知,指向可以假设;不仅可以确定各杆受力,还可以确定连接件的受力。
b.截面法用假想截面将桁架截开;将桁架中的所有杆件都视为变形体;考察局部桁架的平衡,直接求得杆件的内力进而求得节点受力。
桁架结构的受力分析与计算桁架结构是一种由各种杆件连接而成的稳定结构,被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
在设计和建造桁架结构时,受力分析和计算是至关重要的步骤。
本文将介绍桁架结构的受力分析方法,并给出相应的计算步骤。
一、桁架结构的受力分析桁架结构由杆件和节点组成,杆件通常是直线段或曲线段,节点是连接杆件的固定点。
在受力分析中,需要确定每个节点和杆件的受力情况。
1. 节点的受力分析节点是桁架结构中的重要连接点,它承受着来自相邻杆件的受力。
对于单个节点,可以利用力平衡原理来进行受力分析。
首先,在水平方向上,所有受力要素的水平分力之和应等于零;其次,在竖直方向上,所有受力要素的竖直分力之和也应等于零。
通过解这两个方程,可以求得节点的受力。
2. 杆件的受力分析杆件是桁架结构中起支撑作用的构件,它们承受着来自外力和节点的受力。
在受力分析中,需要确定每个杆件的受力大小和方向。
根据静力平衡原理,杆件上的受力要满足力的平衡条件,即合力为零。
可以利用力的合成和分解的原理来进行受力分析,将受力分解为水平方向和竖直方向的分力。
通过解这些方程,可以求得杆件的受力。
二、桁架结构的受力计算在桁架结构的受力计算中,需要根据受力分析的结果来进行具体的计算。
主要涉及到以下几个方面。
1. 材料的选择和强度计算桁架结构中的杆件通常采用钢材、铝材等材料制作。
在进行强度计算时,需要考虑材料的强度和安全系数。
根据结构所受力的种类(拉力、压力或剪力),选择适当的强度计算公式和安全系数。
2. 荷载的计算桁架结构在使用过程中会承受各种形式的荷载,如静荷载、动荷载、地震荷载等。
荷载的计算是桁架结构设计的重要一环。
需要根据设计要求和建筑规范,合理计算各种荷载的大小和作用方向,以确定结构的强度和稳定性。
3. 结构的稳定性计算桁架结构在承受荷载作用时,需要保持结构的稳定性,避免产生倾覆和失稳等安全隐患。
在进行结构的稳定性计算时,需要考虑结构的整体平衡和节段局部稳定性问题。
桁架结构知识点总结归纳桁架结构是一种由多个杆件组成的支撑结构,它具有高强度、刚度和稳定性的特点,常用于建筑、桥梁和其他工程结构中。
桁架结构的设计和施工需要考虑多方面的因素,包括荷载、材料、连接方式等。
在本文中,我们将对桁架结构的基本知识点进行总结归纳,希望能够帮助读者更好地理解和应用桁架结构。
1.桁架结构的基本组成桁架结构由杆件、节点和连接件组成。
杆件是桁架结构的基本构件,它可以是直线型或曲线型的。
节点是杆件的连接点,通过节点将杆件连接在一起,形成桁架结构的整体。
连接件用于连接节点和杆件,常见的连接方式包括焊接、螺栓连接和销钉连接等。
2.桁架结构的类型桁架结构可以根据其构造形式分为平面桁架和空间桁架两种类型。
平面桁架是由一层平面构件组成的桁架结构,而空间桁架由多层平面构件组成的桁架结构。
根据杆件的形状和排列方式,桁架结构还可以分为平行桁架、交叉桁架、空间平行桁架等不同类型。
3.桁架结构的荷载特点桁架结构通常承受静载、动载和温度载荷等多种荷载。
静载是指桁架结构在静止状态下所承受的荷载,包括自重、外加荷载等;动载是指桁架结构在运动状态下所承受的荷载,包括风载、地震载等;温度载荷是指由于温度变化引起的结构变形和内力。
4.桁架结构的受力分析桁架结构的受力分析是设计和施工中的关键环节,它通过计算杆件和节点的内力、变形等参数,确定结构的稳定性和安全性。
在受力分析中需要考虑桁架结构的整体稳定性、节点的刚度和连接件的受力情况等。
5.桁架结构的设计要点桁架结构的设计需要考虑多方面的因素,包括结构的荷载、材料、构造形式等。
在设计中需要合理选择杆件的截面形状和尺寸、节点的连接形式和构造方法、连接件的选型和布局等。
此外,还需要考虑桁架结构的整体稳定性、杆件的疲劳寿命和变形控制等。
6.桁架结构的施工工艺桁架结构的施工包括杆件的加工、节点的装配和连接件的安装等多个环节。
在施工中需严格控制杆件的制作质量、节点的装配精度和连接件的安装工艺。