结构力学I-第三章 静定结构的受力分析(梁、刚架)
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1 结构力学多媒体课件◆几何特性:无多余约束的几何不变体系◆静力特征:仅由静力平衡条件可求全部反力和内力◆常见静定结构:梁、刚架、三铰拱、桁架和组合结构。
◆静定结构受力分析的内容:反力和内力的计算,内力图的绘制和受力性能分析。
◆静定结构受力分析的基本方法:选取脱离体,建立平衡方程。
◆注意静力分析(拆)与构造分析(搭)的联系◆学习中应注意的问题:多思考,勤动手。
本章是后面学习的基础,十分重要,要熟练掌握!容易产生的错误认识:“静定结构内力分析无非就是选取隔离体,建立平衡方程,以前早就学过了,没有新东西”一、反力的计算4kN1kN/mDCBA2m2m 4mCB A20kN/m 4m4m2m6mDCB A(1)上部结构与基础的联系为3个时,对整体利用3个平衡方程,就可求得反力。
(2)上部结构与基础的联系多于三个时,不仅要对 整体建立平衡方程,而且必须把结构打开, 取隔离体补充方程。
1、内力分量及正负规定轴力F N :截面上应力沿杆轴法线方向的合力。
以拉力为正,压力为负。
剪力F Q :截面上应力沿杆轴切线方向的合力。
以绕隔离体顺时针转为正,反之为负。
弯矩M :截面应力对截面中性轴的力矩。
不规定正负,但弯矩图画在受拉侧。
在水平杆中, 当弯矩使杆件下部纤维受拉时为正。
A 端B 端杆端内力 F Q ABF N ABM AB正 F N BA F Q BAM BA 正2、内力的计算方法K截面法:截开、代替、平衡。
内力的直接算式(截面内力代数和法)=截面一边所有外力沿截面法线方向投影的代数和。
轴力FN外力背离截面投影取正,反之取负。
剪力F=截面一边所有外力沿截面切线方向投影代数和。
Q外力绕截面形心顺时针转动,投影取正,反之取负。
弯矩M =截面一边所有外力对截面形心的外力矩之和。
外力矩和弯矩使杆同侧受拉时取正,反之取负。
2、内力的计算方法【例】如图所示简支梁,计算截面C 、D 1、D 2的内力。
2m 4m 2mA2kN/mCBD 1 D 210kN0.2m10kN3.75kN0.25kN3、绘制内力图的规定内力图是表示结构上各截面的内力各杆件轴线分布规律的图形, 作图规定:弯矩图一律绘在受拉纤维一侧,图上不注明正负号;剪力图和轴力图可绘在杆轴线的任一侧(对水平杆件通常把正号的剪力和轴力绘于上方),但必须注明正负号,且正负不能绘在同一侧。
第3章静定结构的受力分析3.1 复习笔记本章详细论述了各类静定结构的受力分析过程与步骤,包括静定平面桁架、静定多跨梁、静定平面刚架、组合结构和三铰拱,介绍了隔离体的最佳截取方法,以及静定结构内力计算的虚位移法。
重视静定结构的基本功训练,有助于培养驾驭基本原理解决复杂问题的能力,为超静定结构的分析与求解打下坚实基础。
一、静定平面桁架桁架由杆件铰接而成,其杆件只承受轴力,杆件截面上应力分布均匀,主要承受轴向拉力和压力,因而能够充分发挥材料的作用,经常使用于大跨度结构中。
1.桁架的类别与组成规律(见表3-1-1)表3-1-1 桁架的类别与组成规律2.桁架杆件内力的求解方法(见表3-1-2)表3-1-2 桁架杆件内力的求解方法二、梁的内力计算的回顾1.截面内力分量符号规定如图3-1-1(图中所示方向为正方向)所示:(1)轴力以拉力为正;(2)剪力以绕微段隔离体顺时针转向为正;(3)在水平杆件中,当弯矩使杆件下部受拉(上部受压)时,弯矩为正。
图3-1-12.截面法(见表3-1-3)表3-1-3 截面法3.荷载与内力之间的微分关系(1)在连续分布的直杆段内,取微段dx为隔离体,如图3-1-2所示。
图3-1-2(2)由平衡条件导出微分关系为(Ⅰ)4.荷载与内力之间的增量关系(1)在集中荷载处,取微段为隔离体,如图3-1-3所示。
图3-1-3(2)由平衡条件导得增量关系为5.荷载与内力之间的积分关系如图3-1-4所示,结合式(Ⅰ)可得梁的内力积分公式,积分公式及其几何意义见表3-1-4。
图3-1-4表3-1-4 内力的积分公式及几何意义6.分段叠加法作弯矩图(1)分段叠加法步骤①求支反力:根据整体受力平衡求出支座反力;②选取控制截面:集中力作用点、集中力偶作用点的左右两侧、分布荷载的起点和终点都应作为控制截面;③求弯矩值:通过隔离体平衡方程求出控制截面的弯矩值;④分段画弯矩图:控制截面间无荷载作用时,用直线连接即可;控制截面间有分布荷载作用时,在直线连接图上还需叠加这一段分布荷载按简支梁计算的弯矩图。