钢结构内力分析课件.ppt
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- 钢结构 内力 分析 课件
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1、12工程实例、基本概念 一、实例一、实例工厂厂房的天车大梁:火车的轮轴:3楼房的横梁:阳台的挑梁:4二、二、弯曲的概念弯曲的概念:受力特点受力特点作用于杆件上的外力都垂直与杆的轴线。变形特点变形特点杆轴线由直线变为一条平面的曲线。三、梁的概念:主要产生弯曲变形的杆。三、梁的概念:主要产生弯曲变形的杆。四、平面弯曲的概念:四、平面弯曲的概念:5受力特点受力特点作用于杆件上的外力都垂直于杆的轴线,且都在 梁的纵向对称平面内(通过或平行形心主轴上且过 弯曲中心)。变形特点变形特点杆的轴线在梁的纵向对称面内由直线变为一条平 面曲线。纵向对称面纵向对称面MP1P2q6五、弯曲的分类:五、弯曲的分类:1、
2、按杆的形状分直杆直杆的弯曲;曲杆的弯曲。2、按杆的长短分细长杆细长杆的弯曲;短粗杆的弯曲。3、按杆的横截面有无对称轴分 有对称轴有对称轴的弯曲;无对称轴的弯曲。4、按杆的变形分平面弯曲平面弯曲;斜弯曲;弹性弯曲弹性弯曲;塑性弯曲。5、按杆的横截面上的应力分纯弯曲;横力弯曲纯弯曲;横力弯曲。7弯曲梁的简化一、简化的原则一、简化的原则:便于计算,且符合实际要求。二、梁的简化二、梁的简化:以梁的轴线代替梁本身。三、荷载的简化:三、荷载的简化:1 1、集中力、集中力荷载作用的范围与整个杆的长度相比非常小时。2 2、分布力、分布力荷载作用的范围与整个杆的长度相比不很小时。3 3、集中力偶(分布力偶)、集
3、中力偶(分布力偶)作用于杆的纵向对称面内的力偶。四、支座的简化:四、支座的简化:1 1、固定端、固定端有三个约束反力。XAYAMA82 2、固定铰支座、固定铰支座有二个约束反力。3 3、可动铰支座、可动铰支座有一个约束反力。YA9五、梁的三种基本形式:五、梁的三种基本形式:M 集中力偶集中力偶q(x)分布力分布力1、悬臂梁:2、简支梁:外伸梁:集中力集中力Pq 均布力均布力LLLL(L称为梁的跨长)称为梁的跨长)10六、静定梁与超静定梁六、静定梁与超静定梁静定梁静定梁:由静力学方程可求出支反力,如上述三种基本 形式的静定梁。超静定梁超静定梁:由静力学方程不可求出支反力或不能求出全 部支反力。1
4、1弯曲内力的计算弯曲内力的计算一、内力的确定(截面法):一、内力的确定(截面法):举例举例已知:如图,P,a,l。求:距A端x处截面上内力。YAXAYBPABPalAB解:求外力lalPYYlPaYmXXABAA)(,0 ,00 ,0XA=0 以后可省略不求以后可省略不求12ABPYAXAYBmmx求内力xYMmlalPYQYACA ,0)(,0QMMQ 弯曲构件内力弯曲构件内力剪力剪力弯矩弯矩1.弯矩:弯矩:M 构件受弯时,横截面上存在垂直于截面的内力偶矩(弯矩)。AYACYBPC132.剪力:剪力:Q 构件受弯时,横截面上存在平行于截面的内力(剪力)。二、二、内力的正负规定内力的正负规定:
5、剪力剪力Q:在保留段内任取一点,如果剪力的方向对其点之矩为 顺时针的,则此剪力规定为正值,反之为负值。弯矩弯矩M:使梁微段变成上凹下凸形状的为正弯矩;反之为负值。Q(+)Q(+)Q()Q()M(+)M(+)M()M()14三、注意的问题三、注意的问题1 1、在截开面上设正的内力方向。、在截开面上设正的内力方向。2 2、在截开前不能将外力平移或简化。、在截开前不能将外力平移或简化。四、简易法求内力:四、简易法求内力:Q=PQ=Pi i(一侧)(一侧),M=mM=mi i。(一侧)。(一侧)。左上右下剪力为正,左顺右逆弯矩为正。左上右下剪力为正,左顺右逆弯矩为正。15 例例:求图(a)所示梁1-1
6、、2-2截面处的内力。qLQQqLY11 001111 00)(qLxMMqLxFmiAqLQ1AM1图(b)x1(2 2)截面法求内力。)截面法求内力。1-1截面处截取的分离体 如图(b)示。解解(1)确定支座反力(可省略)确定支座反力(可省略)图(a)qqLab112216L)axq Q22(axqMqLxFmiB0)(21,0)(22222-2截面处截取的分离体如图(c))ax(qQqLY0222222)(21qLxaxqM图(a)qLab1122qLQ2BM2x2图(c)17 例例:求图所示梁1-1、2-2截面处的内力。aaaABCDPa11221.3a0.5aP解:解:(1)确定支座
7、反力)确定支座反力YCYB02000aYaPPaMPYYYCBCBPYPYBC23(2 2)简易法求内力)简易法求内力1-1截面取左侧考虑:PaPaaPPaaYMPYQBB4.03.0)2(3.02112-2截面取右侧考虑:PaaPMPQ5.05.022181200N/m800NAB1.5m 1.5m3m2m1.5m1122 例例:求图所示梁1-1、2-2截面处的内力。解:解:(1)确定支座反力)确定支座反力YAYB065.48005.13120000312008000ABBAYMYYYNYNYBA29001500(2 2)简易法求内力)简易法求内力mNYMNYQAA.26005.080021
8、5005.080027008001500800111-1截面取左侧考虑:191200N/m800NAB1.5m 1.5m3m2m1.5m1122YAYB2-2截面取右侧考虑:mNYMNQB.30005.1290025.15.112005.125.15.11200110029005.112002220 剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图一、剪力方程、弯矩方程一、剪力方程、弯矩方程:把剪力、弯矩表达为截面位置x的函数式。Q=Q(xQ=Q(x)剪力方程 M=M(x)M=M(x)弯矩方程 注意注意:不能用一个函数表达的要分段,不能用一个函数表达的要分段,分段点为集中力
9、作用点、集中力偶作用点、分段点为集中力作用点、集中力偶作用点、分布力的起点、终点。分布力的起点、终点。LqABxqxxQ)(221)(qxxM)0(lx)0(lx 21二、剪力图和弯矩图:二、剪力图和弯矩图:剪力、弯矩沿梁轴线变化的图形。三、剪力图、弯矩图绘制的步骤:同轴力图。三、剪力图、弯矩图绘制的步骤:同轴力图。1、建立直角坐标系,2、取比例尺,3、按坐标的正负规定画出剪力图和弯矩图。XQXM22四、利用剪力方程弯矩方程画出剪力图和弯矩图四、利用剪力方程弯矩方程画出剪力图和弯矩图步骤:1、利用静力方程确定支座反力。2、根据荷载分段列出剪力方程、弯矩方程。3、根据剪力方程、弯矩方程判断剪力图
10、、弯矩图的形状 描点绘出剪力图、弯矩图。4、确定最大的剪力值、弯矩值。23Q(x)xM(x)xPPLPYxQO)(解解:求支反力)()(LxPMxYxMOO写出内力方程PL MPYOO;根据方程画内力图YOMO 例例 求下列图示梁的内力方程并画出内力图。PABLX)0(lx)0(lx 24解解:1、支反力(省略)LqABxqxxQ)(221)(qxxM)0(lx)0(lx 2、写出内力方程3、根据方程画内力图Q(x)xM(x)x qL22qL25CPalABbYAYBX1X2解解:1、支反力lPYYlPaYmABAb ,0 ,02、写出内力方程PLbYxQA)(1)0(1ax 11)(PxLb
11、xM)(1axoAC段:BC段:PLaYxQB)(2)0(2bx 222)(PxLaxYxMB)0(2bx 3、根据方程画内力图M(x)xQ(x)xPLbPLaPLab26Q(x)xPLbPLaCPalABb讨论讨论C C截面剪力图的突变值。截面剪力图的突变值。集中力作用点处剪力图有突变,集中力作用点处剪力图有突变,突变值的大小等于集中力的大突变值的大小等于集中力的大小小。(集中力P实际是作用在X微段上)。集中力偶作用点处弯矩图有突集中力偶作用点处弯矩图有突变,突变值的大小等于集中力变,突变值的大小等于集中力偶的大小偶的大小。XPLbPLa27mABCL/2L/2YAYB解解:1、支反力LmY
12、YAB2、写出内力方程)20()()20()(:)20()()20()(:222222111111LxxLmxYxMLxLmYxQBCLxxLmxYxMLxLmYxQACBBAA3、根据方程画内力图M(x)xQ(x)xm/Lm/2m/2x1x228解解:1、支反力2、写出内力方程)20(2221)()20(21)(:)20().(2)1(2)()20(0222)(:)10().(2)()20()(2)(:323333333333222222111111xxxxxxYxMxxxYxQBCxmkNxxYxMxYxQCDxmkNxxYxMLxkNYxQACBBAAAA1kN/m2kNABC D1m1
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