剪力和弯矩计算
剪力和弯矩的计算方法
剪力和弯矩的计算方法剪力和弯矩是结构力学中常常涉及的两个基本力,它们的计算方法对于结构的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
下面将从理论和实践两个方面来进行介绍。
一、剪力的计算方法剪力是在结构受到垂直于其长度方向的力作用时,沿垂直于该方向的截面上所产生的力,与切割结构的效果类似。
剪力的大小通常用V表示,其计算公式为:V= Q/ A其中Q为截面上的剪力量,A为截面面积。
为方便计算,常常将结构截面分成若干个小区域,对每个小区域的剪力进行单独计算,最终将结果相加即得到整个截面的剪力大小。
除了常规的截面切割法外,使用变形体积法和转角法也可以计算剪力,不过较为复杂,适用范围有限,因此在工程实践中应用较少。
二、弯矩的计算方法弯矩是结构在受到作用力后,由于材料弯曲而在一截面上产生的力矩,又称扭矩。
弯矩的大小用M表示,其计算公式为:M= Q * D其中Q为剪力力矩,D为受力部件距离截面的距离。
同样,为方便计算,常常将结构截面分成若干个小区域,对每个小区域的弯矩进行单独计算,最终将结果相加即得到整个截面的弯矩大小。
除了常规的静力学计算外,使用变形法和位移法也可以计算弯矩,不过同样较为复杂。
三、结构剪力弯矩的计算原理剪力和弯矩的计算实际上是一种力学计算,通过结构的平衡方程等理论来求解,具体的计算过程需要根据结构的不同特点和受力情况来进行处理。
通常情况下,计算剪力和弯矩的第一步是确定受力情况,包括作用力大小、方向和作用点的位置,以及结构的支撑和固定状态等因素。
在确定受力情况后,根据结构力学的基本原理,可以列出相应的平衡方程或变形方程,进而计算出截面上的剪力和弯矩大小。
通过对结构的剪力和弯矩进行计算,可以帮助我们了解一些结构的基本性质和特点,例如承载能力、稳定性和刚度等。
同时,在实际应用中,我们也需要根据剪力和弯矩的计算结果来进行结构的设计和优化。
四、工程实践中的剪力和弯矩计算在工程实践中,我们通常使用一些专业软件和工具来辅助计算结构的剪力和弯矩,例如有限元分析软件、强度计算软件、计算器和电脑程序等等。
剪力弯矩拉力计算公式
剪力弯矩拉力计算公式在工程力学和结构设计中,剪力、弯矩和拉力是非常重要的物理量,它们在结构设计和分析中起着关键作用。
剪力是指作用在材料上的横向力,弯矩是指作用在材料上的转矩力,拉力是指作用在材料上的拉伸力。
这三种力量的计算是结构设计和分析的基础,因此有必要了解剪力弯矩拉力的计算公式。
剪力的计算公式为:V = Q / A。
其中,V表示剪力,Q表示受力材料的横截面上的剪切力,A表示受力材料的横截面积。
剪切力Q可以通过受力材料上的横向力和受力材料的长度来计算,即Q = F l,其中F表示受力材料上的横向力,l表示受力材料的长度。
因此,剪力V可以通过受力材料的横向力和受力材料的长度以及受力材料的横截面积来计算。
弯矩的计算公式为:M = F d。
其中,M表示弯矩,F表示作用在受力材料上的力,d表示受力材料上的力的作用点到受力材料的中心距离。
弯矩M可以通过受力材料上的力和受力材料上的力的作用点到受力材料的中心距禿来计算。
拉力的计算公式为:T = F / A。
其中,T表示拉力,F表示受力材料上的拉伸力,A表示受力材料的横截面积。
拉伸力F可以通过受力材料上的拉伸力和受力材料的长度来计算,即F = σ A,其中σ表示受力材料上的应力。
因此,拉力T可以通过受力材料上的拉伸力和受力材料的横截面积来计算。
在实际的工程设计和分析中,剪力、弯矩和拉力的计算公式可以帮助工程师准确地分析和设计结构,确保结构的安全性和稳定性。
通过计算剪力、弯矩和拉力,工程师可以确定结构的受力情况,进而选择合适的材料和结构形式,从而提高结构的承载能力和使用寿命。
除了上述的基本计算公式外,还有一些衍生的计算公式可以帮助工程师更准确地分析和设计结构。
例如,在梁的弯曲分析中,可以通过以下公式计算最大弯矩:Mmax = PL / 4。
其中,Mmax表示最大弯矩,P表示作用在梁上的集中力或均布载荷,L表示梁的长度。
通过计算最大弯矩,工程师可以确定梁的最大受力情况,进而选择合适的梁的截面尺寸和材料。
简单剪力和弯矩的计算公式
简单剪力和弯矩的计算公式在工程力学中,剪力和弯矩是两个非常重要的概念,它们在结构设计和分析中起着至关重要的作用。
剪力是指作用在梁或构件上的横向力,而弯矩则是指作用在梁或构件上的扭转力。
在工程实践中,我们经常需要计算剪力和弯矩的数值,以便确定结构的受力情况和设计合适的结构尺寸。
在本文中,我们将介绍简单剪力和弯矩的计算公式,帮助读者更好地理解这两个概念。
1. 剪力的计算公式。
剪力是指作用在梁或构件上的横向力,它可以通过以下公式进行计算:V = dM/dx。
其中,V表示剪力的大小,M表示弯矩,x表示距离。
这个公式表明,剪力的大小与弯矩的变化率成正比,当弯矩发生变化时,剪力也会随之发生变化。
这个公式可以帮助我们在实际工程中计算剪力的大小,从而确定结构的受力情况。
2. 弯矩的计算公式。
弯矩是指作用在梁或构件上的扭转力,它可以通过以下公式进行计算:M = F d。
其中,M表示弯矩的大小,F表示作用在梁或构件上的力,d表示力的作用距离。
这个公式表明,弯矩的大小与作用力的大小和作用距离成正比,当作用力或作用距离发生变化时,弯矩也会随之发生变化。
这个公式可以帮助我们在实际工程中计算弯矩的大小,从而确定结构的受力情况。
3. 剪力和弯矩的关系。
剪力和弯矩是结构受力分析中的两个重要概念,它们之间存在着密切的关系。
在梁或构件上受到外力作用时,会产生剪力和弯矩。
剪力是作用在梁或构件上的横向力,而弯矩则是作用在梁或构件上的扭转力。
在实际工程中,我们需要通过计算剪力和弯矩的大小,来确定结构的受力情况和设计合适的结构尺寸。
4. 计算实例。
为了更好地理解剪力和弯矩的计算公式,我们可以通过一个简单的实例来进行说明。
假设有一根长度为2m的梁,受到作用力为10N的力,作用点距离梁的左端点1m处。
我们可以通过以下步骤来计算剪力和弯矩的大小:首先,根据弯矩的计算公式,可以得到弯矩的大小为:M = F d = 10N 1m = 10Nm。
然后,根据剪力的计算公式,可以得到剪力的大小为:V = dM/dx = d(10N)/dx = 10N。
剪力与弯矩的计算方法
§7-2剪力与弯矩一、剪力和弯矩根据作用在梁上的已知载荷,求出静定梁的支座反力以后,梁横截面上的内力可利用前面讲过的“截面法”来求解,如图7-8a 所示简支梁在外力作用下处于平衡状态,现在讨论距A 支座距离为x 的m m -截面上的内力。
图7-8简支梁指定截面的剪力、弯矩计算根据截面法计算内力的基本步骤“切、代、平”,计算梁的内力的步骤为:①、首先根据静力平衡方程求支座反力Ay F 和By F ,为推导计算的一般过程,暂且用Ay F 和By F 代替。
②、用截面假想沿m m -处把梁切开为左、右两段,如图7-8b、7-8c 所示,取左段梁为脱离体,因梁原来处于平衡状态,所以被截取的左段梁也同样保持平衡状态。
从图7-8b 中可看到,左段梁上有一向上的支座反力Ay F 、向下的已知力1P 作用,要使左段梁不发生竖向移动,则在m m -截面上必定存在一个竖直方向的内力S F 与之平衡;同时,Ay F 、1P 对m m -截面形心O 点有一个力矩,会引起左段梁转动,为了使其不发生转动,在m m -截面上必须有一个力偶矩M 与之平衡,才能保持左段梁的平衡。
S F 和M 即为梁横截面上的内力,其中内力S F 使横截面有被剪开的趋势,称为剪力;力偶矩M 将使梁发生弯曲变形,称为弯矩。
由于外载荷的作用线垂直于梁的轴线,所以轴力为零,通常不予考虑。
剪力S F 和弯矩M 的大小可由左段梁的静力平衡方程来求解。
由0=∑Y 得:10Ay S F P F --=,得1S Ay F F P =-由0o M =∑得:()01=+-+-M a x P x F Ay 得()a x P x F M Ay --=1如图7-8c 所示,如果取右段梁为脱离体,同样可求得m m -截面的剪力S F 和弯矩M 。
根据作用力与反作用力原理,右段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 与左段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 应大小相等,方向相反。
(整理)剪力与弯矩的计算方法.
§7-2剪力与弯矩一、剪力和弯矩根据作用在梁上的已知载荷,求出静定梁的支座反力以后,梁横截面上的内力可利用前面讲过的“截面法”来求解,如图7-8a 所示简支梁在外力作用下处于平衡状态,现在讨论距A 支座距离为x 的m m -截面上的内力。
图 7-8 简支梁指定截面的剪力、弯矩计算 根据截面法计算内力的基本步骤“切、代、平”,计算梁的内力的步骤为:①、首先根据静力平衡方程求支座反力Ay F 和By F ,为推导计算的一般过程,暂且用Ay F 和By F 代替。
②、用截面假想沿m m -处把梁切开为左、右两段,如图7-8b 、7-8c 所示,取左段梁为脱离体,因梁原来处于平衡状态,所以被截取的左段梁也同样保持平衡状态。
从图7-8b 中可看到,左段梁上有一向上的支座反力Ay F 、向下的已知力1P 作用,要使左段梁不发生竖向移动,则在m m -截面上必定存在一个竖直方向的内力S F 与之平衡;同时,Ay F 、1P 对m m -截面形心O 点有一个力矩,会引起左段梁转动,为了使其不发生转动,在m m -截面上必须有一个力偶矩M 与之平衡,才能保持左段梁的平衡。
S F 和M 即为梁横截面上的内力,其中内力S F 使横截面有被剪开的趋势,称为剪力;力偶矩M 将使梁发生弯曲变形,称为弯矩。
由于外载荷的作用线垂直于梁的轴线,所以轴力为零,通常不予考虑。
剪力S F 和弯矩M 的大小可由左段梁的静力平衡方程来求解。
由0=∑Y 得: 10Ay S F P F --=,得 1S Ay F F P =- 由0o M =∑得: ()01=+-+-M a x P x F Ay 得 ()a x P x F M Ay --=1 如图7-8c 所示,如果取右段梁为脱离体,同样可求得m m -截面的剪力S F 和弯矩M 。
根据作用力与反作用力原理,右段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 与左段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 应大小相等,方向相反。
弯矩和剪力的计算公式
弯矩和剪力的计算公式在咱们学习力学的这个大领域里,弯矩和剪力那可是相当重要的概念。
要是搞不清楚它们的计算公式,那可就像在迷宫里迷路一样,晕头转向的。
先来说说弯矩。
弯矩呢,简单理解就是使物体弯曲的力产生的效果。
那弯矩的计算公式是啥呢?一般来说,对于一个简单的梁结构,如果上面作用着均布荷载 q ,跨度为 L ,那么跨中弯矩 M 就等于 qL²/8 。
我给您说个我自己经历的事儿,来帮您更好地理解。
有一次,我去一个建筑工地参观,看到工人们正在搭建一个钢结构的桥梁。
我就好奇地问其中一个师傅,这桥梁的设计中弯矩是咋考虑的。
师傅特别热心,他指着那钢梁说:“你看啊,这上面要是有重物压着,就会产生弯矩,咱们得根据预计的重量和桥梁的长度,用公式算出来,才能保证这桥结实耐用,不会弯了塌了。
”我当时听着,眼睛盯着那钢梁,心里就在想,这小小的公式,背后的作用可真大啊!再讲讲剪力。
剪力呢,就是沿着杆件截面方向作用的内力。
对于一个简支梁,如果上面有个集中力 P 作用在距离支座 a 的位置,那么在支座处产生的剪力 V 就分别是在左边支座为 P (如果 P 在左边),右边支座为 -P 。
比如说,咱们想象一下家里的晾衣架。
要是晾的衣服太重了,那晾衣架的杆子就会受到剪力的作用。
如果不考虑这个剪力,说不定哪天晾衣架就“咔嚓”一声断了。
回到弯矩和剪力的计算公式,在实际应用中,可没这么简单。
因为结构往往很复杂,不是单纯的均布荷载或者集中力。
这时候就得用到更高级的力学知识和计算方法。
但不管多复杂,这些公式都是咱们解决问题的好帮手。
就像有了地图,咱们才能在未知的道路上找到方向。
所以,掌握好弯矩和剪力的计算公式,对于咱们理解和设计各种结构,那可是至关重要的。
总之,弯矩和剪力的计算公式虽然看起来有点复杂,但只要咱们多琢磨、多练习,结合实际的例子去理解,就一定能把它们拿下,让它们为我们所用,为各种工程和建筑的设计提供有力的支持!。
梁的剪力和弯矩概念讲解(剪力图弯矩图,含例题)
6kN
1
2
q 2kN m
3
4
5
B
1 2 3 4 5
2m
A
3m
C
3m
FA 13kN
FB 5kN
例题
4.5
为使在锯开处两端面的开裂最小,应使锯口处的 弯矩为零,木料放在两只锯木架上,一只锯木架 放置在木料的一端,试问另一只锯木架放置何处 才能使木料锯口处的弯矩为零。
q
B
A
C
D
MD 0
MD 0
※
剪力和弯矩的计算规则
梁任意横截面上的剪力,等于作用在该截面左边 (或右边)梁上所有横向外力的代数和。截面左 边向上的外力(右边向下的外力)使截面产生正的 剪力,反之相反。【左上右下为正,反之为负】 梁任意横截面上的弯矩,等于作用在该截面左 边(或右边)所有外力(包括外力偶)对该截面 形心之矩的代数和。截面左边(或右边)向上的 外力使截面产生正弯矩,反之相反。【左顺右逆 为正,反之为负】
2m
FB 2kN 1m
7
kN
3 3
x 1.56
2 2
kNm
2.44
2
例题
4.12
4kN m
6kN
2kN m
4.5
4.5
1m
1m
2m
5.5
kN 1.5
5.5
4
8.5 7
kNm
例题
4.13
80 kN m
A
160 kN
D E
40kN m
B
40 kN
F
C
310 kN 2m
120
30
190
D
FD
MA
剪力弯矩计算
2
2
M(x)为x得二次函数,M图为抛物线;
x 0, M (0) 0; x l, M (l) 0; x l , M ( l ) 1 ql 2; 作
2 28
结论:当梁段上有均布荷载q作用时,Q图为斜直线,M图 为二次抛物线。
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例3-6 作图示简支梁得内力图。
解:1、列内力方程: 求支座反力:由
dQ(x) q(x)......(a) dx
MO 0, (Mo—矩心O取在右侧截面d得x 形心。)
[M (x) dM (x)] M (x) Q(x)dx q(x)dx 0; 2
dM (x) Q(x)......(b) dx
将(b)代入(a),
d
2M (x) dx 2
q( x)......(c)
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结论:在集中力P作用截面,Q图发生 突变,突变值等于该集中力P得大小;M图 有尖角,尖角得指向与集中力P相同。
内力函数得不连续就是由于将集中力 得作用范围简化为一个点得结果。若考虑 集中力为微梁段上得均布荷载,则C截面得 Q图与M图应为斜直线与抛物线。
因此,当谈到集中力作用出得剪力时,
( x1 )
m l
(l
x1 ); (a
x1
l)
m
m
Q(x2 ) l , M (x2 ) l x2;(0 x2 b)
2、 作内力图:
AC段:
x
0
:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Q(0)
m l
,
M
(0)
0;
x a : Q(a) m , M (a) ma ;
l
l
CB段:
x1
a
剪力与弯矩的概念
剪力与弯矩的概念在学习工程力学中,剪力与弯矩是非常重要的概念。
它们是描述物体在受力作用下产生变形的两个主要参数。
本文将深入探讨剪力与弯矩的概念、计算方法以及它们在工程实践中的应用。
首先,我们来了解剪力的概念。
剪力是作用于物体横截面上的力,沿着物体延伸方向产生剪切效应。
当一个物体受到外力的作用时,它的分子间力会受到破坏,产生一个相对于切应变的内力。
这个内力就是剪力。
在物理学中,剪力的大小可以用科学公式τ = F/A来表示,其中τ代表剪应力,F代表作用力,A代表受力面的面积。
接下来我们来讨论弯矩的概念。
弯矩是作用于物体上的力使物体发生弯曲或变形的一种力的表现形式。
当一个物体在一个固定点处受到力矩的作用时,该物体会产生弯曲变形。
在工程力学中,弯矩的大小可以用公式M = F×d来计算,其中M代表弯矩,F代表作用力,d代表作用力到固定点的距离。
在实际工程中,剪力和弯矩经常会一同出现。
特别是在梁的设计和分析中,剪力和弯矩是两个重要的参数。
在设计梁时,工程师需要确定梁的尺寸和形状,以使其能够承受预计的剪力和弯矩。
为了达到这个目标,工程师需要对结构施加的荷载进行详细的计算,并使用相关公式计算出剪力和弯矩的大小。
剪力和弯矩的计算方法有很多种,具体取决于不同的情况和问题。
对于直线静力学问题,可以使用平衡方程来计算剪力和弯矩的大小。
对于复杂的结构和载荷情况,可以使用有限元分析等数值方法来计算剪力和弯矩的分布。
除了在梁设计和分析中的应用之外,剪力和弯矩在其他的工程实践中也有广泛的应用。
例如,在桥梁、楼房和其他结构物中,剪力和弯矩的计算是非常关键的。
通过合理计算剪力和弯矩,工程师可以确保结构的安全性和稳定性。
在总结一下,剪力和弯矩是工程力学中重要的概念。
它们描述了物体在受力作用下产生的变形。
剪力是作用于物体横截面上的力,而弯矩是作用于物体上的力使其发生弯曲或变形的一种力的表现形式。
剪力和弯矩在梁设计和其他工程应用中起着至关重要的作用。
剪力图和弯矩图
2 括号里的不等式说明对应的内力方程所使用的区段。
FS(x)qx (0xl) M(x)1qx2 (0xl)
2 剪力图为一斜直线
FS(0) 0 FS(l) ql
弯矩图为二次抛物线
M (0) 0 M ( l 2 ) 1 ql 2
8 M ( l ) 1 ql 2
绘剪力图和弯矩图的基本方法:首先分别写出梁 的剪力方程和弯矩方程,然后根据它们作图。
Fs(x)
o
x
o
x
Fs 图的坐标系
M(x) M 图的坐标系
不论在截面的 左侧 或 右侧 向上的外力均将引起 正值 的弯矩,而向下 的外力则引起 负值 的弯矩。
例题:图示简支梁 ,在全梁上受集度为 q 的均布荷载作用。 试作此梁的剪力图和弯矩图。
FS 称为 剪力
y
FA
m
C
A
xm
FS x
由平衡方程
a
P
m
m C0
MFAx0
A
B
m
可得 M = FAx
x
内力偶 M 称为 弯矩
y
FA
m FS
C
x
A
xm
M
结论
a
P
m
梁在弯曲变形时,
横截面上的内力有
A
B
两个,即,
m x
剪力 FS 弯矩 M
y
FA
m FS
C
x
A
xm
M
取右段梁为研究对象。
y
FA
m FS
-
FS FS
dx
(2)弯矩符号 横截面上的弯矩使考虑的脱离体下边受拉,上边受压时为 正 。
剪力与弯矩的计算方法
剪力与弯矩的计算方法
剪力和弯矩广泛应用于国际工程中,它们可以满足结构设计、建筑支撑、工厂机械等
多个领域对抗强杆件应力及曲率等参数的评定和验证。
剪力和弯矩的计算方法相对来说比较复杂,但是也是基础知识,在实践中不可或缺。
从最基础的横截面剪力的计算开始,
首先,要求计算出截面上任意两点间的剪力。
一般地,当截面上一些抗剪元件,如梁
或柱等,受到均布载荷作用时,我们可以求得两点之间抵抗剪力的大小(记为F)。
这一
步需要基本的力学知识。
其次,剪力有大小,而且也有方向,需要求出其正负方向。
一般来说,根据梁的惯性
力学原则,可以得出:顺比截面方向的钢筋是抗剪元件,其承载的剪力应该为正;而反之,逆比截面方向的钢筋的剪力应该为负。
第三,剪力系数直接决定着抗剪元件的安全系数,而弯矩的计算则有助于我们分析结
构受损害的严重程度。
在计算弯矩时,需要求出剪力在截面上的分布和累积。
典型的梁柱
结构中,我们可以用前面得到的剪力杀乘以截面的距离(记为d)的的一半,即可算出弯
矩的值。
例如,当任意两点F1和F2之间的距离为d时,弯矩就是F1和F2之间的剪力差
乘以d的一半。
通过以上步骤,我们可以计算出梁柱结构所处截面上的剪力以及相对应的弯矩。
这些
计算都是基于梁柱结构受力的基本原则。
在它们基础上,还需要结合具体结构信息,对比
结构承受力的变化与实际情况进行分析,从而有效验证结构的合理性与安全性。
剪力与弯矩的计算方法
剪力与弯矩的计算方法剪力和弯矩是结构力学中的两个重要概念,用于分析和设计各种结构的力学性能。
剪力是指一个物体内部的力以及其对物体发生剪切效应的能力,而弯矩是指力对物体产生弯曲效应的能力。
本文将详细介绍剪力和弯矩的计算方法。
剪力的计算方法主要有以下几种:(1)等静力法在静力平衡条件下,根据受力平衡原理,可以通过绘制受力图和力矩图来求取剪力。
这种方法通常适用于静定结构,如简支梁等。
(2)受力平衡法根据力学平衡原理,在平衡状态下,一个物体被外力作用后,必然存在一个与之等大、方向相反的剪力作用于物体上。
因此,可以通过受力平衡方程来计算剪力。
比如在简支梁上施加一个集中力,可以通过受力平衡方程ΣF=0来计算剪力。
(3)能量法通过能量原理,将结构变形的能量表达式与外力对结构所做的功相等,可以计算剪力。
这种方法适用于非静定结构,如连续梁等。
(4)曲线剪力法根据剪力图上各点的斜率可以计算出剪力的大小。
首先,通过画出剪力图,然后根据图像上各点的斜率计算出剪力的值。
这种方法适用于简支梁等。
弯矩的计算方法有以下几种:(1)受力平衡法根据结构的受力平衡条件,可以利用力矩平衡方程来计算弯矩。
在平衡状态下,对于一个物体的每一个截面,受力平衡方程ΣM=0成立,其中M为弯矩。
(2)曲线弯矩法对于弯曲构件,如梁和板,曲线弯矩法是一种直观而有效的计算方法。
通过绘制结构的弯矩图,可以根据图像上各点的斜率来计算各点的弯矩。
(3)分割区间法对于复杂的结构和非均布荷载,在一些情况下,可以将结构分割成多个简单部分,再分别计算每个部分的弯矩。
然后将这些部分的弯矩加和,得到整个结构的弯矩。
(4)截面性质法通过计算结构截面的几何参数和受力情况,利用截面的本构关系,可以计算出截面的弯矩。
这种方法适用于各种结构,如梁、柱、悬臂梁等。
总之,剪力和弯矩的计算方法多种多样,选择合适的计算方法需要根据具体情况和结构类型来进行选择。
同时,计算过程中需要注意受力平衡、力矩平衡等基本原理,以及结构的变形特点,以保证计算结果的准确性和可靠性。
剪力弯矩计算公式
剪力弯矩计算公式剪力与弯矩是结构力学中常用的两个力学概念,用于描述建筑物或物体中的内部力状态。
剪力弯矩计算公式是一组用于计算结构物中剪力和弯矩的公式,是结构设计和力学分析的基础。
剪力是指结构物中各截面上的作用力垂直于剪切平面的合力。
剪力的计算公式可以从力的平衡原理出发,考虑截面平衡条件得到。
剪力计算公式可以以截面为单位进行计算,也可以以整个结构为单位进行计算。
一般来说,对于等截面结构,剪力沿结构的长度保持恒定;对于不等截面结构,剪力的分布是变化的。
在一维的情况下,截面上的剪力可以通过以下公式计算:V = dM/dx其中,V表示截面上的剪力,M表示截面上的弯矩,x表示沿结构长度的位置,dM表示单位长度上的弯矩变化量。
弯矩是指结构物中作用在截面上的力和力臂的乘积的总和。
弯矩的计算公式可以从力的平衡原理出发,考虑截面平衡条件得到。
弯矩可以分为正弯矩和负弯矩,具体取决于力的方向。
对于一维的情况下,截面上的弯矩可以通过以下公式计算:M = ∫ (V * dx)其中,M表示截面上的弯矩,V表示截面上的剪力,dx表示元素长度的微小变化量。
剪力弯矩的计算公式可以通过力的平衡原理和变形原理相结合得到。
通过对结构的几何形状、边界条件和受力状况进行分析,可以得到相关的计算公式。
剪力与弯矩的计算公式通常是按照不同结构形式和受力方式进行细分的,比如钢结构、混凝土结构以及复杂的结构形式等。
需要特别提醒的是,剪力弯矩计算公式的使用需要基于合理的假设和前提条件。
在实际工程中,通常需要对结构进行合理的简化和假设,以便得到有效的计算结果。
此外,剪力弯矩计算公式还需要考虑材料的性能和结构的变形特征,以便得到更加准确的计算结果。
总之,剪力弯矩计算公式是结构设计和力学分析中非常重要的工具,对于确保结构的安全性和可靠性具有重要的意义。
在实际应用中,需要根据具体的情况选择合适的剪力弯矩计算公式,并结合工程经验和实际条件进行分析和判断。
剪力方程和弯矩方程
剪力方程和弯矩方程
剪力方程和弯矩方程是结构工程中用于描述杆件(梁或桁架等)内部受力分布的重要方程。
这些方程通常用于分析和设计结构,以确保其在承受外部荷载时的稳定性和安全性。
剪力方程(Shear Force Equation):
剪力是指垂直于杆件轴线的内力,它的方向可能是沿着杆件的纵轴。
剪力方程描述了沿杆件长度的剪力分布。
在梁的自由体图上,剪力方程可以表示为:
[ V(x) = -\frac{dM(x)}{dx} + C_1 ]
其中:
* ( V(x) ) 是距离( x ) 处的剪力;
* ( M(x) ) 是距离( x ) 处的弯矩;
* ( C_1 ) 是积分常数,代表剪力图的初值。
弯矩方程(Bending Moment Equation):
弯矩是指垂直于杆件轴线的内力,使得结构产生弯曲形状。
弯矩方程描述了沿杆件长度的弯矩分布。
在梁的自由体图上,弯矩方程可以表示为:
[ M(x) = -\int V(x) ,dx + C_2 ]
其中:
* ( M(x) ) 是距离( x ) 处的弯矩;
* ( V(x) ) 是距离( x ) 处的剪力;
* ( C_2 ) 是积分常数,代表弯矩图的初值。
这两个方程通常结合着使用,通过它们可以分析梁在不同位置的受力情况。
在设计和分析中,工程师通常会应用这些方程,考虑梁的几何形状、材料特性和外部荷载,以确定梁在不同截面的受力状态。
剪力与弯矩的计算方法
7 1 7 2
(7-2)
M
B
0
:
FAy 3 6 2 1 0
,得
FAy 4 kN
如果每次取左段进行分析,则可以不必计算右端的支座反力
FBy
。
利用式
7 1 、 7 2 ,可以直接得到 1-1、2-2 截面的剪力、弯矩: FS 1 FAy 4 kN FS 2 FAy 6 1 2 kN
FS
如果取右段进行分析时,则有: S , (也即 S ) ; 当取左段(或右段)进行分析时,任意截面的弯矩等于所有产生向上的线位移的力对该 点之矩减去所有产生向下的线位移的力对该点之矩,即:
F
F
(7-1)
M
利用式 、 可以直接写出指定截面的剪力和弯矩。 四、计算剪力、弯矩的简便方法 利用上面的关系,可以直接根据作用在梁上的外力计算出任意截面的剪力、弯矩,从而 省去取脱离体列平衡方程的步骤,使计算过程简化。 例 7-2 计算图 7-11 所示梁 1-1 和 2-2 截上的内力。 解:①、求支座反力由梁的整体平衡方程:
①、剪力正负号的规定 如图 7-9a、7-9b 所示,在横截面 m m 处,从梁中取出一微 段,若剪力 S 使微段顺时针方向转动,则该截面上的剪力为正;反之为负。 ②、弯矩正负号的规定 如图 7-9c、7-9d 所示,在横截面 m m 处,从梁中取出一微 段,若弯矩 M 使微段产生向下凸的变形,即上部受压,下部受拉,则该截面上的弯矩为正; 反之为负。 为方便起见, 在计算时通常将剪力和弯矩假设成正方向, 它的实际方向根据最后计算结 果的正负号来确定,如果计算结果为正,则说明实际方向与假设方向相同;否则,相反。 三、用截面法求指定截面上的内力 下面举例说明用截面法求梁指定截面上的内力。 例 7-1 如图 7-10a 所示外伸梁,试计算 1-1、2-2 和 3-3 截面上的剪力和弯矩。
土木力学剪力弯矩的计算
土木力学剪力弯矩的计算土木力学是土木工程中最基础的学科,主要研究物体受力和变形的规律。
剪力和弯矩则是土木力学中最常见的两种受力形式。
在土木工程设计和结构分析中,计算剪力和弯矩是非常重要的步骤。
本文将介绍土木力学中剪力和弯矩的定义、计算方法以及计算实例。
剪力是指垂直于物体截面的力,作用于物体上产生垂直于截面的剪应力。
剪力的计算可以通过力的平衡条件来推导。
在平衡状态下,剪力的沿用法与剪力的矩(或叫做剪矩)的和为零。
当物体受到的力不平衡时,剪力就会产生。
弯矩是指垂直于物体截面的力矩,也叫做转矩。
在平衡状态下,弯矩的和为零。
弯矩的计算可以通过力的平衡条件和力矩的平衡条件来推导。
当物体受到的力和力矩不平衡时,弯矩就会产生。
弯矩的大小可以通过力的大小和作用位置的距离来计算。
在计算剪力和弯矩时,需要明确物体的几何形状和受力情况。
常见的受力形式有集中力、均布力和均布载荷。
对于集中力的作用,可以通过力的矩平衡条件来计算剪力和弯矩。
对于均布力和均布载荷的作用,可以通过力的分割和积分来计算剪力和弯矩。
下面以一个简单的悬臂梁为例,介绍剪力和弯矩的计算方法。
考虑一个悬臂梁,长度为L,受到一个集中力F作用于悬臂梁的一端。
首先,计算剪力。
根据力的平衡条件,剪力的沿用法与剪力的矩的和为零。
由于悬臂梁的一端受到集中力F的作用,所以剪力V的大小等于F。
然后,计算弯矩。
由于力F作用于悬臂梁的一端,所以弯矩M的大小等于力F乘以作用位置L。
在实际工程中,常常需要计算不同位置处的剪力和弯矩。
对于悬臂梁来说,离起点越远,剪力和弯矩的大小就越大。
可以通过数学表达式和图表来表示不同位置处的剪力和弯矩。
除了集中力作用于悬臂梁的情况外,对于均布力和均布载荷的作用,可以通过力的分割和积分来计算剪力和弯矩。
具体的计算方法可以参考相关的土木力学课程和教材。
总之,剪力和弯矩是土木工程中非常重要的力学参数,计算剪力和弯矩可以帮助工程师设计和分析各种结构。
在实际工程中,需要根据具体情况选择适当的计算方法,并结合力的平衡条件和力矩的平衡条件来推导和计算剪力和弯矩。
弯矩剪力计算公式
弯矩剪力计算公式弯矩和剪力是结构力学中重要的概念,在结构设计和分析中起到关键作用。
这两个力的计算公式是基于结构的力平衡和变形原理得出的。
下面将分别介绍弯矩和剪力的计算公式。
1.弯矩的计算公式弯矩是指结构在受到外力作用时,各截面产生的内力矩。
它的大小可以通过力的平衡和力矩平衡原理进行计算。
在悬臂梁(一侧固定,一侧自由悬挂的梁)上,如果只考虑一个力作用在梁上,则弯矩的计算公式为:M=F×d其中,M是弯矩,F是作用在梁上的力的大小,d是力作用点距离梁根部的距离。
这个公式适用于一侧固定,一侧自由悬挂的梁,在实际工程中应用较广。
在梁上有多个力作用时,可以根据力的平衡和力矩平衡原理,将弯矩计算为各个力的矩和:M=Σ(F×d)其中,Σ表示对所有力进行求和,F是力的大小,d是力的作用点距离梁根部的距离。
通过将每一个力的矩相加,可以得到梁上的总弯矩。
此外,在连续梁等复杂结构中,弯矩的计算需要考虑力的分布和梁的弯矩图形状,可以使用微元法或数值法进行近似计算。
2.剪力的计算公式剪力是结构内的力,用来抵抗结构中部分截面相对于另一部分截面的水平移动或者垂直位移。
剪力可以通过力的平衡得到。
在一个梁上,假设有一个力作用于梁上,则剪力的计算公式为:V=F其中,V是剪力的大小,F是作用于梁上的力的大小。
这个公式适用于简单的梁结构,只需要考虑一侧的力。
在复杂的结构中,剪力的计算需要考虑力的分布和截面的剪力图形状。
对于连续梁等复杂结构,可以使用微元法或数值法进行近似计算。
此时,剪力的计算公式可能会包括积分等数学运算。
总结起来,弯矩和剪力是结构设计和分析中重要的概念,通过力的平衡和力矩平衡原理可以得出相应的计算公式。
这些公式适用于简单的梁结构,而在复杂的结构中,计算公式可能需要包含积分等数学运算。
需要根据具体的工程问题和实际情况来选择合适的计算方法和公式。
梁的剪力和弯矩概念讲解(剪力图弯矩图,含例题)
X2
40 kN m
A
35kN
B
FS x1 20kN
M x1 20 x1
0 x1 1 0 x1 1
1m
15
4m
2.5
25kN
FS x2 25 10 x2
25
2 x2 M x2 25 x2 10 2
20
20
kN
0 x2 4
F=8kN
2、计算1-1
截面的内力 F A
3、计算2-2
FS1
q=12kN/m
M 1 F F F 7kN S1 A M1 FA 2 F (2 1.5) 26kN m
FS2 q 1.5 FB 11kN
FB
截面的内力
M2
FS2
M 2 FB 1.5 q 1.5
M >0
M<0
剪力:使脱离体有顺时针转动趋势的剪力为正,反之为负; 弯矩:使脱离体产生向下凸变形的弯矩为正,反之为负。
6.2
例 题
试确定截面C及截面D上的剪力和弯矩
2 Fl
F
A
l
FCs
C
l
D
B
截面法求解
2 Fl
D
FCs F
C截面
F
B
M C Fl
FDs F
MC C
FDs
MD
D
l
F
B
D截面
2q1 x FA 2 x
x
l 2m a 0 .6 m
2 l a M C FA l a q
2
0
2q1 x 1.4 2 1.4 q 0 2 x 2
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力和弯矩分别为
ql 2 / 8
FS max=ql
第x 1页/共4页
M max=ql 2 / 2
1
例题5-3
F
a
b
A
C
x1 x2
FAY
l
FS Fb / l
Fa / l
Fab/ l
M
图示简支梁C点受集中力作用。
试写出剪力和弯矩方程,并 B 画出剪力图和弯矩图。
解:1.确定约束力
FBY
M A=0, MB=0
FAy=Fb/l FBy=Fa/l
2.写出剪力和弯矩方程
x AC
FS x1=Fb / l 0 x1 a
M x1=Fbx1 / l 0 x1 a
CB FS x2 = Fa / l a x2 l
M x2 =Fal x2 / l a x2 l
3x. 依方程画出剪力图和弯矩图2
第2页/共4页
FAy= FBy= ql/2
2.写出剪力和弯矩方程
x
ql / 2
FS x=ql / 2 qx
0 x l
ql 2 / 8
M 3ql2 / 32
3ql2 / 32
Mx=qlx / 2 qx2 / 2 0 x l
3. 依方程画出剪力图和弯矩
x 图。
4
第4页/共4页
Mb / l
CB FS x2 =M / l 0 x2 b
M x2 = Mx2 / l 0 x2 b
3. 依方程画出剪力图和弯矩图
3
第3页/共4页
Байду номын сангаас题5-5
简支梁受均布载荷作用
y
q
A xC
FAY
l
试写出剪力和弯矩方程
,并画出剪力图和弯矩图
B
x
。解:1.确定约束力
FBY
M A=0, MB=0
FS ql / 2
例题5-4
图示简支梁C点受集中力偶作用。
a
M
A
C
x1
FAY
l
M /l
b
B x2
FBY
试写出剪力和弯矩方程,并 画出剪力图和弯矩图。
解:1.确定约束力
M A=0, MB=0
Ma / l
FAy=M / l FBy= -M / l
2.写出剪力和弯矩方程
AC FS x1=M / l 0 x1 a
M x1=Mx1 / l 0 x1 a
§5-4 内力图--剪力图和弯矩图
例题52
q
悬臂梁受均布载荷作用。
x
l
q
试写出剪力和弯矩方程,并画出剪力 图和弯矩图。
解:任选一截面x ,写出剪力和弯矩方程
x
FS
M
4
M x
FS x=qx
0 x l
FS x
ql
M x=qx2 / 2 0 x l
依方程画出剪力图和弯矩图
x
ql 2 / 2
由剪力图、弯矩图可见.最大剪