建筑力学弯矩图、剪力图-课件.ppt
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- 建筑 力学 弯矩 剪力 课件
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1、 1PPT课件一、本章主要知识点 1截面内力及符号 2内力图 3荷载和剪力、弯矩的对应图形关系2PPT课件 4叠加法作弯矩图、剪力图 5分段叠加法作弯矩图 6静定梁作内力图 7刚架作内力图 8三铰拱的计算 9桁架的计算3PPT课件 (一)截面内力及符号 物体因受外力作用,在物体各部分之间所产生的相互作用力称为物体的内力。对内力的正、负号作如下规定:轴力符号:当截面上的轴力使分离体受拉时为正;反之为负。4PPT课件 剪力符号:当截面上的剪力使分离体作顺时针方向转动时为正;反之为负。弯矩符号:当截面上的弯矩使分离体上部受压、下部受拉时为正,反之为负。当所有外力(包括已知荷点,通过平衡方程求出的所有
2、支座约束反力)已知时,通过三个独立的平衡方程可求解三个内力。截面法是结构力学计算最基本的方法。5PPT课件+6PPT课件教材例63(P73)一外伸梁如图所示。求截面11及截面22的剪力和弯矩。mNqNP/4,10222PqAB1217PPT课件 解:1求梁的支座反力。由整体平衡可求:2求11截面上的内力 杆上外力均为已知,可求任意截面的内力。如截面11,取左段为分离体,如图所示。NYNYXBAA15,3,0YAQ1PM12m1m8PPT课件 由 由 由 求截面11内力也可取左段为分离体,其结果见教材。3求22截面上的内力。(见教材)0,01NX)(71524,01NQY01M)(1224115
3、1mNM4Q2M219PPT课件l(二)内力图l 内力图为表示内力随横截面的位置变化的函数的图形。l 一般取杆轴线为坐标轴,横截的位置选择用X表示,则梁的各个横截面上的内力可以表示为X的函数,函数图形即内力图。10PPT课件l教材例67(P76)l 简支梁AB受一集度为q的均布荷载作用,试作此梁的剪力图和弯矩图。l 分析:取左边X长的分离体,X处截面的内力按正方向假设,用平衡方程求解。11PPT课件qLMQ+-qL2/8qL/2qL/2qL/2qL/212PPT课件l 解:l (1)求梁的支座反力l 由整体平衡可求:l(2)取距A端X处的C截面,标出 。解得:l l l 2,0qlYYXBAA
4、CACACAQNM,222)(qxxqlMx0)(xNqxqlQx2)(CQ(x)M(x)xA13PPT课件l M图为二次抛物线,确定X0,L/2及L处M值可确定M的函数图形。l Q图为直线形,确定X0,L处Q值即可确定Q图。MQ+-qL2/8qL/2qL/214PPT课件l 根据内力图的特征,除均布荷载q作用下的M点为二次抛物线外,其余情况均为直线段。因此,可以不需列出函数方程,直接确定直线段内力图的控制点值,即荷点作用不连续点的截面内力连接直线即可。15PPT课件l 均布荷点作用段内M图再确定一中间值即可画出二次抛物线。按建筑力学的习惯,M图画在杆件弯曲变形时受拉一侧。l 画出M图。弯矩最
5、大值在梁的中点,为 ql2/8 ;l 画出Q图。剪力最大值在梁端,为ql/2。16PPT课件l(三)荷载与剪力、弯矩的对应图形关系l 纯弯曲:剪力图为零,弯矩图为一水平直线。l q0:剪力图为一水平直线,弯矩图为一斜直线。17PPT课件PL/2L/2MQ+-PL/4P/2P/2qLMQ+-qL2/8qL/2qL/218PPT课件l q常数:剪力图为一斜直线,弯矩图为一抛物线。l 集中力:剪力图为一水平直线,P作用处有突变,突变值等于P。弯矩图为一折线,P作用处有转折。19PPT课件PabLPab/4MQPb/LPa/L+-mL/2L/2MQ+-+M/2M/2m/L20PPT课件l 集中力偶:剪
6、力图为一水平直线,力偶作用处无变化。弯矩图为水平线,力偶作用处有突变,突变值等于集中力偶。21PPT课件l教材例610(P81反)l 外伸梁如图所示,已知 ,试画出该梁的内力图。222PqAB121CDkNpmkNq15,/5kNYkNYDB5,2022PPT课件l 分 析:例 中,整 体 平 衡 可 求解 ,则A、B、C、D为外力不连续点,作为控制截面。l 在集中力P,或支座反力处剪力有突变,所以控制截面截取应B左、B右、C左、C右,D右支座反力即作用于CD杆端的剪力。)0(,DDBXYY23PPT课件l Q图由控制点A、B左、B右、C左、C右的值之间连直线得到。l 解:l (1)求梁的支座
7、反力l kNYkNYDB5,2024PPT课件l (2)画弯矩图:l 求控制截面的弯矩值,取AB杆的分离体。l l 杆上侧受拉。l 取CD杆的分离体:l (铰支端)l l 杆下侧受拉。)(102202mkNqMMBAAB0DCM)(1025mkNMCD25PPT课件l 确定A、B、C、D四点M值:l BC,CD间无均布荷载q,直接联直线;l A B 间 有 均 布 荷 载 q,确 定 中 点 值 为2.5KN/m,可由三点确定抛物线。26PPT课件(2)画弯矩图:连接控制截面的弯矩值,如图:l M图AB段的端点值即MA、MB的中间值由 l 确定,作抛物线。M图lBD段的端点值即MB、MD的中间
8、值由 确定,用直线连接。l如在的连线上叠加的二次抛物线,或在的连线上叠加的三角形的底边,简单拼合,显然不能对齐。28q2BAMML42PLMMDB27PPT课件l轴力为零不考虑。l杆端作用剪力、弯矩与相应简支梁两端作用弯矩受力情况完全相同,即对应。所以任意分段均可同叠加法作M图。M图10kNm10kNmABCD28PPT课件l (3)画剪力图:取控制截面如图。l 计算剪力:取分离体如图。l AB:QAB=0(自由端)l l CD:l l BC:l QBCl l QCB5-P=-10102qQBA55DCCDDCQQQ10220q29PPT课件l 剪力图如图所示。l 在已荷点和所有反应力的情况下
9、,可以取分段分离体求剪力控制截面值,但如果M图已知,不求约束反力也可确定分段杆端的剪力控制截面值。l l l 10kN10kN5kN-+ABCD30PPT课件PL/2L/2MQ+-PL/4P/2P/2qLMQ+-qL2/8qL/2qL/231PPT课件PabLPab/4MQPb/LPa/L+-mL/2L/2MQ+-+M/2M/2m/L32PPT课件当梁上有几项荷载作用时,梁的反力和内力可以这样计算:先分别计算出每项荷载单独作用时的反力和内力,然后把这些计算结果代数相加,即得到几项荷载共同作用时的反力和内力。33PPT课件2q81LPqL+P+qLMQ+PqPqLPL1/2 qL2PL+1/2q
10、L234PPT课件 上图悬臂梁上作用有均布荷载和集中力。梁的反力和内力都是由两部分组成。各式中第一项与集中力P有关,是由集中力P单独作用在梁上所引起的反力和内力;各式中第二项与均布荷载q有关,是由均布荷载q单独作用在梁上所引起的反力和内力。两种情况的叠加,即为二项荷载共同作用的结果。这种方法即为叠加法。35PPT课件l 剪力图:l 集中力P单独作用时为一水平直线,均布荷载q单独作用时为一斜线;两种情况叠加后即为共同作用的结果,如上图。36PPT课件l 弯矩图:l 集中力P单独作用时为一斜线,均布荷载q单独作用时为抛物线;两种情况叠加后即为共同作用的结果,如上图。l 分段叠加法作弯矩图l 直杆弯
11、矩图分段叠加,简化绘图工作,适用于多跨梁、刚架的弯矩图的绘制。37PPT课件l教材例610(P81反)l 外伸梁如图所示,已知 ,试用叠加法画出该梁的M图。222PqAB121CDkNpmkNq15,/5kNYkNYDB5,2038PPT课件M图10kNm10kNmmk1541525.041NPL10kN10kN5kN-+39PPT课件l 简支梁作用有均布荷载ql 简支梁作用有中点的Pl 悬臂梁作用有均布荷载ql 悬臂梁作用有端点的Pl 简支梁作用有非中点的Pl 简支梁作用有中点的m40PPT课件P/2qLMQ+-qL2/8qL/2qL/241PPT课件 (1)简支梁作用有均布荷载q 简支梁作
12、用有均布荷载q的弯矩图为一抛物线,其中点弯矩为。(2)简 支 梁 作 用 有 中 点 的 P 简支梁作用有中点的P的弯矩图为一折线,在集中力P作处产生折点,其值为。42PPT课件PL/2L/2MQ+-PL/4P/2简支梁作用有中点的P43PPT课件mL/2L/2MQ+-+M/2M/2m/L44PPT课件PabLPab/4MQPb/LPa/L+-45PPT课件MQ+PPPL+qqL1/2 qL2l悬臂梁作用有均布荷载ql悬臂梁作用有端点的P46PPT课件l(5)悬臂梁作用有均布荷载q 悬臂梁作用有均布荷载q的弯矩图为一抛物线,其值端点为零、固定端为。l(6)悬臂梁作用有端点的P 悬臂梁作用有端点
13、的P的弯矩图为一斜线,其值端点为零、固定端为PL。47PPT课件l简支梁上作用有均布荷载q,其两端作用有 弯矩,用叠加法作弯矩图。BAMM,48PPT课件MAMAMBMBqqLL+2q81LMAMB49PPT课件l 原结构作用有两种荷载弯矩和均布荷载。将原结构分解为由弯矩与均布荷载分别作用的两种情况,如图所示。AMBM82ql+282BAMMqlAMBM50PPT课件MAMAMBMBqqLL+2q81LMAMB中点M=2q812LMMBA51PPT课件2q81LMAMB即:+52PPT课件l 分段叠加法作弯矩图:杆端弯矩图叠加上简支梁上对应荷载(均布荷载q或中点集中力P)的标准弯矩图;l 叠加
14、:是指弯矩图纵坐标的代数和,而不是弯矩图的简单拼合。l分段叠加法作弯矩图的方法如下:53PPT课件l分段叠加法作弯矩图的方法:l(1)求控制截面的弯矩值(全部荷载作用)l 控制截面一般取外力不连续点(如:均布荷载q的端点、P作用点和集中力偶M作图点的左、右)。54PPT课件l (2)分段画弯矩图l 控制截面内无荷载连直线;l 控制截面内有荷载(q或中点P)连虚线,再叠加相应的弯矩图。55PPT课件l剪力图可以由弯矩图取得:l 任取杆段AB,荷载及杆端弯矩已知,如图所示。l 则:,l ,l或由l ,分别为荷载对杆端A,B之矩的代数和。0BM)(10BBAABmMMlQ0AM0(1ABABAmMM
15、lQ00,BAMM56PPT课件MAMBQABQBAP57PPT课件l 例610l 外伸梁如图所示,已知,试画出该梁的内力图。本例同例6-10反向222PqAB121CD58PPT课件l 解:l (1)求控制截面的弯矩值(全部荷载作用);本题的控制截面为A、B、D截面。l A端为自由端,D端为铰支端,AB为悬臂梁,其控制截面弯矩如图,分段画弯矩图:M图10kNm10kNm1022002qMMMBDA59PPT课件 按取得A、B、D截面的弯矩值并连以虚线。在AB段的虚线上叠加均布荷载q的弯矩,如图所示。在BD段的虚线上叠加集中力P的弯矩,其值为:0,10,0DBAMMM1042PlMMMDBC6
16、0PPT课件l (2)由弯矩图画剪力图 AB段:分离体如图所示:l 00AABMQ10BAQ可得:101000BAAABQMQBAQA61PPT课件 CD段:分离体如图所示:BC段:分离体如图所示:10)1010(21CBBCQQ5)10(21DCCDQQ10)1010(21CBBCQQCBQBCQCB62PPT课件l剪力图:l 用A、B、C、D截面的剪力值取点并连以直线,得到本题的剪力图,如图所示。10kN10kN5kN-+ABCD63PPT课件 直播课堂7 姚志刚64PPT课件l 多跨静定梁按几何组成的相反次序求解,可避免解联立方程。l 多跨静定梁组成:l 基本部分能独立承受荷载的部分l
17、附属部分依赖于基本部分承受荷载的部分65PPT课件l教材例612(P82)l多跨静定梁如教材图所示。已知l 。试画出该多跨梁的内力图。(1)求支座反力,kNPmkNq10,/5kNYkNYkNYkNYFDBA5,1075.3,25.11ABCEFDq5P104m12211566PPT课件412211qP11P=102255510541q=5511.253.7567PPT课件l (2)作弯矩图:用叠加法l 求出控制截面的弯矩(A点、C点、E点、F点弯矩为零),连以直线;l 在AB段、EF段弯矩的直线上分别叠加均布荷载与集中荷载的弯矩,如教材P83(b)图所示即为结果。68PPT课件l(3)作剪力
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