常用截面的几何特性
第4章结构构件的强度刚度稳定性
2、许用应力
查P12表2-2， 得：
查P45表3-11载荷组合B得：安全系数n=1.34
3、稳定性校核
由于 ，故只需按 计算整体稳定性
查P50表4-2截面属于b类，查P228附表4-2得
所以构件整体稳定性满足要求。
4.2
主要承受横向载荷的构件称为受弯构件，实腹式受弯构件简称梁，格构式受弯构件简称桁架。桁架将在后续介绍，本节仅介绍实腹受弯构件的强度、刚度及整体稳定性。
(4-2)
式中： —构件的计算长度,mm；
—许用长细比，《起重机设计规范》GB/T3811-2008规定结构构件容许长细比见表4-1；
—构件截面的最小回转半径,mm。
（4-3）
式中: —构件毛截面面积，mm2；
－构件截面惯性矩，mm４；
表4-1结构构件容许长细比
构件名称
受拉构件
受压构件
主要承载结构件
5
缀条
-缀条所在平面和x-x轴的夹角
注：1、斜腹杆与构件轴线间的倾角应保持在400~700范围内。
2、缀板组合构件的单肢长细比 不应大于40。
例题4-1
已知如图4-6所示工字形截面轴心压杆，翼缘：2-200×10 ，腹板：1-180×6，杆长 ，两端铰支，按载荷组合B求得构件轴心压力 ，钢材为Q235B钢，焊条为E43型，试验算构件强度、刚度及整体稳定性。
(2)
在起重机械结构中，理想构件是不存在的，构件或多或少存在初始缺陷。如：初变形(包括初弯曲和初扭曲)、初偏心(压力作用点与截面型心存在偏离的情况)等等。这些因素，都使轴心压杆在载荷一开始作用时就发生弯曲，不存在由直线平衡到曲线平衡的分歧点。实际轴心压杆的工作情况犹如小偏心受压构件，其临界力要比理想轴心压杆低(图4-4)，当压力不断增加时，压杆的变形也不断增加，直至破坏。载荷和挠度的关系曲线，由稳定平衡的上升和不稳定平衡的下降段组成。在上升段OA，增加载荷才能使挠度加大，内外力处于平衡状态；而在下降阶段AB，由于截面上塑性的发展，挠度不断增加，为了保持内外力的平衡，必须减小载荷。因此，上升阶段是稳定的，下降阶段是不稳定的，上升和下降阶段的分界点A，就是压杆的临界点，所对应的载荷也是压杆稳定的极限承载力 (即压溃力)。
截面几何特性怎么计算公式
截面几何特性怎么计算公式截面几何特性的计算公式。
截面几何特性是指在工程学和物理学中，用来描述截面形状和尺寸的一些参数，这些参数对于材料的强度、刚度和形变等性能具有重要的影响。
在工程设计和分析中，我们经常需要计算截面的一些特性，比如面积、惯性矩、截面模量等。
下面我们将介绍一些常见的截面几何特性的计算公式。
1. 面积。
截面的面积是描述截面大小的一个重要参数，通常用A表示，其计算公式为：A = ∫y dA。
其中y是截面某一点到参考轴的距离，dA表示微元面积。
对于简单几何形状的截面，可以直接通过几何关系计算出面积，比如矩形的面积为长乘以宽，圆形的面积为πr^2。
2. 惯性矩。
截面的惯性矩描述了截面对于转动的惯性，通常用I表示，其计算公式为：I = ∫y^2 dA。
对于简单几何形状的截面，可以通过几何关系计算出惯性矩，比如矩形的惯性矩为bh^3/12，圆形的惯性矩为πr^4/4。
3. 截面模量。
截面模量描述了截面对拉伸和压缩的抵抗能力，通常用S表示，其计算公式为：S = I/c。
其中c为截面到参考轴的距离。
对于简单几何形状的截面，可以通过几何关系计算出截面模量，比如矩形的截面模量为bh^2/6，圆形的截面模量为πr^3/4。
4. 弯曲模量。
截面的弯曲模量描述了截面对弯曲的抵抗能力，通常用W表示，其计算公式为：W = S/y_max。
其中y_max为截面到参考轴的最大距离。
对于简单几何形状的截面，可以通过几何关系计算出弯曲模量，比如矩形的弯曲模量为bh^2/4，圆形的弯曲模量为πr^3/2。
5. 截面形心。
截面的形心描述了截面的几何中心，通常用x_bar和y_bar表示，其计算公式为：x_bar = ∫x dA / A。
y_bar = ∫y dA / A。
对于简单几何形状的截面，可以通过几何关系计算出形心的坐标，比如矩形的形心坐标为(b/2, h/2)，圆形的形心坐标为(0, 0)。
以上是一些常见的截面几何特性的计算公式，这些参数对于工程设计和分析具有重要的意义。
中梁截面几何特性计算表(原来)
中梁截面几何特性计算表（跨中截面)s i i2.1恒载内力计算2。
1。
1 恒载集度2.1。
1。
1 预制梁自重a.按跨中截面计，主梁的恒载集度)1(q=m652025.0=⨯16KN/3.b。
马蹄抬高，两端加宽所增加的恒载集度q(2）=2。
905KN/mc.对边主梁的横隔梁，中横隔梁的体积为：m.1*5972*5.0-.0-3 .0=16.0(**12.0).0228032*1.0125.0*.0m，则同理算得端横隔梁的体积为0。
30683')3(q=()253068+⨯/29。
96=0.89m5⨯⨯.022280.0KN/对中主梁的横隔梁，'')3(q=2')3(q=1。
78mKN/根据以上数据，得到预制梁的恒载集度边梁：q1=q(1）+q（2）+ ')3(q=20.095中梁：q1= q （1）+q(2）+ '')3(q =20.985 2.1.1.2 现浇部分重量a 。
现浇T 梁翼板恒载集度)5(q =2515.048.0⨯⨯=1。
8 m KN / b.对边梁现浇部分横隔梁,一片中横隔梁的体积为：59.10.220.140.16⨯⨯+＝0.04773m同理算得一片端横隔梁的体积为85.10.220.220.24⨯⨯+=0.08513m则边梁现浇部分横隔梁的恒载集度为')6(q ＝()()[]250.085120.04775⨯⨯+⨯/29.96＝0.3410m KN /对中梁，')6(q =2')6(q =0。
6820m KN /根据以上数据,得到现浇部分恒载集度为)6()5(2q q q += 对边梁，2q =1.8+0。
3410=2。
141m KN / 对中梁,2q =1.8+0。
682＝2。
482m KN / 2.1。
1.3 二期恒载a 。
铺装8cm 厚的沥青混凝土：23220.08⨯⨯＝40.48m KN /5cm 厚的防水混凝土调平层:25240.05⨯⨯＝30m KN /将桥面铺装均摊给12片主梁，)7(q ==+123048.40 5.87m KN /b.栏杆和中央分隔带取一侧防撞栏为5m KN /，将两侧的防撞栏和中央分隔带均摊给13片主梁,)8(q =1245⨯=1.67m KN / 根据以上数据，得到二期恒载集度)8()7(3q q q += 对中、边梁，3q =5。
截面特性计算表
第一阶段L/4截面几何特性计算表第一阶段支点截面几何特性计算表浅析规则式植物造景和自然式植物造景苏旺指导老师：汪小飞（黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041）摘要：本文分析了规则式植物造景和自然式植物造景，和他们各自的造景特色和主要适用在什么场合。
探讨了规则式植物造景和自然式植物造景二者包括的造景形式以及他们在造园体系、表现手法上的不同点。
介绍了它们在各个国家、地域的各有特色。
最后我们应该适宜运用各种造景形式。
关键字：规则式植物造景，自然式植物造景Analysis of rule-plant landscaping andnature plant landscapeSu WangDirector：Wang Xiaofei(College of Life & Environmental Sciences, Huangshan University,Huangshan245041, China)Abstract：This article analyses the rules scene building with plants and nature plant landscape, and their landscape and mainly used on occasion.Discusses rules for scene building with plants and nature plant landscape landscape including the two forms as well as their gardening system, on the presentation of different points.Describes them in the various countries, geographical features.Finally we should be appropriate to use various landscape forms.Keyword：Rules-plant landscaping, nature plant landscape1.树木配置的形式按照树木的生态习性，运用美学原理，依其姿态、色彩、干形进行平面和立面的构图，使其具有不同形态的有机组合，构成千姿百态的美景，创造出各种引人入胜的树木景观。
常用截面几何特性计算公式
常用截面几何特性计算公式截面几何特性是指用来描述截面形状和大小的一些参数，可以用来进行结构设计和分析。
常用的截面几何特性包括面积、周长、惯性矩、截面模量等。
下面将详细介绍常用的截面几何特性计算公式。
1.面积（A）：截面的面积是指该截面所围成的平面区域的大小，用来描述截面的大小。
常见的截面面积计算公式有：-矩形截面：A=b*h，其中b为矩形的宽度，h为矩形的高度。
-圆形截面：A=π*r^2，其中π约等于3.14，r为圆的半径。
-梯形截面：A=(a+b)*h/2，其中a和b为梯形的上底和下底长度，h为梯形的高度。
2.周长（P）：截面的周长是指该截面围成的边界线的总长度，用来描述截面的形状。
常见的截面周长计算公式有：-矩形截面：P=2*(b+h)，其中b为矩形的宽度，h为矩形的高度。
-圆形截面：P=2*π*r，其中π约等于3.14，r为圆的半径。
-梯形截面：P=a+b+2*L，其中a和b为梯形的上底和下底长度，L为梯形的斜边长度。
3.惯性矩（I）：惯性矩是描述截面抵抗弯曲或扭转作用的能力，常用于计算截面的弯矩和扭矩。
惯性矩有I_x和I_y两个方向，分别表示关于x轴和y轴的惯性矩。
常见的截面惯性矩计算公式有：-矩形截面：I_x=(b*h^3)/12，I_y=(h*b^3)/12，其中b为矩形的宽度，h为矩形的高度。
-圆形截面：I_x=I_y=(π*r^4)/4，其中π约等于3.14，r为圆的半径。
-梯形截面：I_x=(b*h^3)/36*(3*a+b)，I_y=(h*b^3)/36*(a+3*b)，其中a和b为梯形的上底和下底长度，h为梯形的高度。
4.截面模量（W）：截面模量是一种描述截面承受弯曲时变形能力的特性，常用于计算截面的弯曲应力和挠度。
截面模量有W_x和W_y两个方向，分别表示关于x轴和y轴的截面模量。
-矩形截面：W_x=(b*h^2)/6，W_y=(h*b^2)/6，其中b为矩形的宽度，h为矩形的高度。
材料力学习题解答[第三章]
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3-1求图中所示杆各个横截面上的应力，已知横截面面积A=400mm 2。
解a):MPaMPa1004001040050400102033231=⨯==-=⨯-=σσσ 题3-1a)图 解b):MPa MPaMPa2540010105050400102032231=⨯=-=-=⨯-=右左σσσ MPa MPa 125400105025333=⨯==右左σσ 题3-1b)图3-2图中为变截面杆，如果横截面面积A 1=200mm 2，A 2=300mm 2，A 3=400mm 2，求杆内各横截面上的应力。
解a ）:MPaMPa MPa10040010407.663001020502001010333231=⨯=-=⨯-==⨯=σσσ题3-2a)图解b):MPaMPa 7540010303.333001010033321-=⨯-==⨯==σσσ题3-2b)图30kN3-3 图示杆系结构中，各杆横截面面积相等，即A=30cm 2，载荷F=200kN 。
试求各杆横截面上的应力。
解:(1)约束反力:kNF F kN F F kN F F AXAY Dy 2001504315043======(2)各杆轴力)(250150200)(150)(200)(1502222压压拉拉kN F F F kN F F kN F F kN F F NCD NAC NAC D NCD AX NAC AY NAB =+=+======= 题3-3图(3)各杆的正应力)(3.8330010250,)(5030010150)(7.6630010200,)(50300101503333压压拉拉MPa MPa MPa MPa AC CDAC AB -=⨯-=-=⨯-==⨯==⨯=σσσσ 3-4钢杆CD 直径为20mm ，用来拉住刚性梁AB 。
已知F=10kN ，求钢杆横截面上的正应力。
解:)(7.112204104.3544.3545cos 1)5.11(232拉MPa d F kNF F NCD CD oNCD =⨯⨯===⨯+=ππσ 题3-4图3-5图示结构中，1、2两杆的横截面直径分别为10mm 和20mm ，试求两杆内的应力。
4-轴压构件
e0
N
Nk
Nu
v
A B
O
v
Nk e 0
• 初始缺陷对轴心压杆稳定极限承载力的影响： 1）初弯曲和初偏心的影响 初弯曲（初偏心）越大，则变形越大，承载力越小。 压力一开始就产生挠曲，并随荷载增大而增大。
无论初弯曲（初偏心）多么小， Ncr≤ NE
z Nk
z e0
Nk
y0 y
y
y
y
Nk
Nk e 0
N /NE
y 0=0
1.0
y 0=0.3
0.5
y 0=0.1
0
N /NE
1.0
e0 = 0
e 0 = 0.3
0.5
e 0 = 0.1
0
y
2）残余应力的影响 按有效截面的惯性矩 Ie 近似计算两端铰接的 等截面轴压构件的临界力和临界应力：
b t
Ncr
iy
I y 45833 12.5cm A 293.6
第4章 单个构件的承载力-稳定性
l0x l0 y 6m
x l0x iy 600 21.9 27.4 150 y l0y iy 600 12.5 48 150
截面对x轴和y轴都为b类
一、截面几何特性：
毛面积：A 2 50 2 501 250cm2
净面积：An A 4d0t 250 - 4 2.4 2 230.8cm2 二、截面验算：
强度：
N An
4500103 23080
195.0 N
mm2
f 205 N mm2
4.3 轴心受压构件的整体稳定
4.3.1 理想轴心受压构件
1_5主梁截面几何特性
(五)计算主梁截面几何特性1．各阶段截面几何特性及受力特点后张法预应力砼梁在不同受力阶段参与受力的截面不同，因此截面特性应分别计算。
本算例主梁从施工到运营经历了三个主要阶段：(1)阶段 1—主梁预制并张拉预应力 1-6 号钢束(小截面的净截面)预制主梁砼达设计强度 90%后，进行 1-6 号钢束张拉，此时管道尚未压浆，故其对应的受力截面是扣除全部预应力管道的小截面的净截面。
承受的荷载：预制构件自重。
(2)阶段 2—灌浆封锚，主梁吊装就位，现浇桥面板湿接头1)1-6 号钢束张拉完成后进行管道压浆封锚，预应力筋能参与截面受力；2)主梁吊装就位后现浇 900mm 湿接头，但此时这部分桥面板还不能参与受力；3)7 号束张拉时管道尚未压浆，要扣除其面积。
故此阶段对应的受力截面是 1-6 号钢束与混凝土组成的换算截面，注意须扣除 7 号束管道，同时不计现浇桥面板部分，称小截面的组合性截面。
承受的荷载（增加部分）：现浇混凝土湿接头。
(3)阶段 3—二期恒载施工和运营阶段(大截面的换算截面)桥面板现浇湿接头结硬后，主梁即为全截面参与受力，故其截面应是计入全部预应力钢束面积的大截面的换算截面。
承受的荷载（增加部分）：二期恒载、活载。
2．T 形截面翼缘有效宽度根据《公预规》第 4.3.2 条：预应力砼梁在计算预加力引起的砼应力时，预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘全宽计算；预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度b 'f 计算。
根据《公预规》第 4.3.3 条：T 形截面受弯构件位于受压区的翼缘有效宽度，应按下列三者中最小值取用： ① b' f 1 = L =39000=13000 mm33② b' f 2 = 2500 mm (本例相邻主梁平均间距为 2500mm)③ b' = b + 2b +12h' ，由于 h h = 1 0 0 = 1 < 1， b 以 3h 代替，故 b ' = b + 6 h +12 h ' f 3 f 3hf b h 5 0 0 5 3 h h hf= 200+ 6⨯ 100+ 12⨯ 150= 2600mm故 T 梁翼板的有效宽度 b' f = b' f 2 = 2500 mm 。
截面几何特性
截面图形的几何性质一.重点及难点：(一).截面静矩和形心1.静矩的定义式如图1所示任意有限平面图形，取其单元如面积，定义它对任意轴的一次矩为它对该轴的静矩，即dA ydAdSx xdA dS y == 整个图形对y 、z 轴的静矩分别为 ∫∫==AAy ydASx xdAS （I-1） 2.形心与静矩关系 图I-1设平面图形形心C 的坐标为 则 0 C C z y ,A S y x= ， AS x y = （I-2）推论1 如果y 轴通过形心（即0=x ），则静矩0=y S ；同理，如果x 轴通过形心（即0=y ），则静矩0=Sx ；反之也成立。
推论2 如果x 、y 轴均为图形的对称轴，则其交点即为图形形心；如果y 轴为图形对称轴，则图形形心必在此轴上。
3.组合图形的静矩和形心设截面图形由几个面积分别为n A A A A ……321,,的简单图形组成，且一直各族图形的形心坐标分别为……332211,,,y x y x y x ；；，则图形对y 轴和x 轴的静矩分别为∑∑∑∑========ni ni ii xi x ni ii ni yi y y A S S x A S 1111S （I-3）截面图形的形心坐标为∑∑===ni ini ii AxA x 11 ， ∑∑===ni ini ii AyA y 11 （I-4）4.静矩的特征(1) 界面图形的静矩是对某一坐标轴所定义的，故静矩与坐标轴有关。
(2) 静矩有的单位为。
3m (3) 静矩的数值可正可负，也可为零。
图形对任意形心轴的静矩必定为零，反之，若图形对某一轴的静矩为零，则该轴必通过图形的形心。
(4) 若已知图形的形心坐标。
则可由式（I-1）求图形对坐标轴的静矩。
若已知图形对坐标轴的静矩，则可由式（I-2）求图形的形心坐标。
组合图形的形心位置，通常是先由式（I-3）求出图形对某一坐标系的静矩，然后由式（I-4）求出其形心坐标。
（二）.惯性矩 惯性积 惯性半径1. 惯性矩定义 设任意形状的截面图形的面积为A （图I-3），则图形对O 点的极惯性矩定义为∫=Ap dA I 2ρ （I-5）图形对y 轴和x 轴的光性矩分别定义为∫=Ay dA x I 2 ， （I-6）dA y I Ax ∫=2惯性矩的特征（1） 界面图形的极惯性矩是对某一极点定义的；轴惯性矩是对某一坐标轴定义的。
史上最全的常用截面几何特性计算公式
史上最全的常用截面几何特性计算公式构件截面的几何性质，如静力矩、形心、轴向惯性矩、极惯性矩、惯性积和主惯性轴位置等，对构件的承载能力有影响，常用于分析构件的弯曲、扭转和剪切。
1.静态力矩:也称为面积力矩或静态表面力矩。
截面对轴线的静力矩等于每个微区的积分乘以整个截面上微区到轴线的距离。
静力矩可以是正的，也可以是负的。
它的维数是长度的三次方。
静力矩的力学意义是:如果有均布载荷作用在截面上，其值表示为单位面积的量，则该载荷在某一轴上的合成力矩等于分布载荷乘以该轴的静力矩。
2、形心：又称面积中心或面积重心，是截面上具有如下性质的点：截面对通过此点任一个轴的静矩等于零。
如果将截面看成一均质等厚板，则截面的形心就是板面的重心。
形心坐标xo、yo的计算公式为：3、惯性矩：反映截面抗弯特性的一个量，简称惯性矩。
截面对某个轴的轴惯性矩等于截面上各微面积乘微面积到轴的距离的平方在整个截面上的积分。
下图所示的面积为A的截面对x、y轴的轴惯性矩分别为：转动惯量总是正的，量纲是长度的四次方。
构件的抗弯能力与轴的惯性矩成正比。
一些典型截面的轴惯性矩可在专业手册中找到。
例如，平行四边形对中心线的惯性矩为4、极惯性矩：反映截面抗扭特性的一个量。
截面对某个点的极惯性矩等于截面上各微面积乘微面积到该点距离的平方在整个截面上的积分。
下图所示面积为A的截面对某点O的极惯性矩为：极惯性矩永远是正的，量纲是长度的四次方。
构件的抗扭能力与惯性矩成正比。
圆形截面相对于其中心的惯性矩为5、惯性积：截面对于两个正交坐标轴的惯性积等于截面上各个微面积乘微面积到两个坐标轴的距离在整个截面上的积分。
面积为A的截面对两个正交坐标轴x、y的惯性积为:惯性积的量纲是长度的四次方。
截面位于坐标系的一、三象限,Ixy为正，位于二、四象限则为负。
6.主惯性轴:使截面惯性积为零的一对正交坐标轴称为截面主惯性轴，简称主轴。
截面对主惯性轴的惯性矩称为主惯性矩。
若两条主惯性轴的交点为质心，则这两条轴称为质心主惯性轴(或称主质心惯性轴)。
常用截面几何特性计算公式
V = 1 pr2h 3
A = pr 2 A0 = prl An = pr (r + l )
l = r2 + h2 h
ZG = 4
图
形
(续)
体积 V、底面积 A、侧面积 A0、全面积 An、重心位置 G 的计算公式
h V = 6 (2ab + ab1 + a1b + 2a1b1) A1 = a1b1 A = ab
a2 + b 2 + 4ab H 3 36(a + b)
Wxa
=
H 2 (a 2 + 4ab + b2 ) 12(a + 2b)
Wxb
=
H 2 (a2 + 4ab + b2 ) 12(2a + b)
H ×
3(a + b) a2 + 4ab + b2 2
H (2a + b) 3(a + b)
bH 2
bH 3 36
A0
=
3 2
a
4l 2 − a 2
An = A + A0
h ZG = 4
V
=
hA 3
�
�1 + � �
a1 a
+
� �� �
a1 a
� �� �
2
� � � �
A1
=
33 2
a2
1
A = 3 3 a2 2
A0 = 3g(a1 + a)
An = A + A1 + A0
h(a 2 + 2a1a + 3a 2 )
a2
a4
截面特性(New2)
I yc
=
∫A
z 2 dA. c
∫ I = y 2 dA
zc
A
c
∫ I = y z dA
yc zc
A
cc
∫ ∫ I y =
z 2dA =
A
( zc + a)2 dA
A
∫ ∫ ∫ = zc 2dA + 2a zcdA + a2 dA
A
A
A
{ = I yc + a2 A
惯性矩和惯性积的平行移轴公式
I y = I yc + a2 A I z = I zc + b2 A
I yz = I yc zc + abA
例题
平行移轴公式
计算图形对其形心轴的惯性矩
解：
z = A1 z1 + A 2 z2 A1 + A 2
= 0.14× 0.02× 0.08 + 0.1× 0.02× 0 0.14× 0.02 + 0.1× 0.02
I
I
=
yc
0.0467m
= 1 × 0.02
Iy = × 0.143
I
I yz
=
0 + (−0.035) × 0.0745× 0.011× 0.059
= −1.69 ×10−6 m4
转轴公式 主惯性轴
I
II y
=
1 12
× 0.011× 0.163
=
3.76×10−6 m4
I
II z
=
1 12
× 0.16× 0.0113
=
0.0178×10−6 m4
I II yz
(z cosα − y sinα)2 dA
材料力学附录(截面特性)
设
、
为形心坐标，则根据合力之矩定理
(A-2) 或
页码，3/14
(A-3)
这就是图形形心坐标与静矩之间的关系。 根据上述定义可以看出： 1.静矩与坐标轴有关，同一平面图形对于不同的坐标轴有不同的静矩。对某些坐标轴静矩为 正；对另外某些坐标轴为负；对于通过形心的坐标轴，图形对其静矩等于零。
2.如果已经计算出静矩，就可以确定形心的位置；反之，如果已知形心位置，则可计算图形的
,
(A-12) (A-13)
式中，D为圆环外径；d为内径。 4.根据惯性矩的定义式(A-6)、(A-7)，注意微面积的取法(图A-3所示)，不难求得矩形对于平 行其边界的轴的惯性矩：
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2005-8-23
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(A-18)
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此即关于图形对于平行轴惯性矩与惯性积之间关系的移轴定理。其中，式(A-18)表明： 1.图形对任意轴的惯性矩，等于图形对于与该轴平行的形心轴的惯性矩，加上图形面积与两平 行轴间距离平方的乘积。
之间的关系。
根据转轴时的坐标变换：
于是有
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将积分记号内各项展开，得
改写后，得
(A-19)
上述式(A-19)和(A-20)即为转轴时惯性矩与惯性积之间的关系。
（A-20）
若将上述
钢结构 截面积和特性
z
-y
y
C
y
dA dA
z o
z y
z
静矩
Sz Sy
A A
ydA zdA
y
3. 组合截面的静矩和形心
S z ydA
A A1 A2 ... An
A2 (y ,z ) An i i z
… o
Sz A
A1
dA
ydA
y
S z1 S z 2 ... S zn
截面几何性质
拉伸： 扭转：
FN A
T Ip
FN l l EA
Tl GIp
截面几何性质： 与截面形状和尺寸有关的几何量。
本次课主要内容
z
静矩和形心 惯性矩和惯性半径
惯性积
平行移轴公式
y o
转轴公式
主惯性轴
§I.1
静矩和形心
z y
yC
1. 静矩(一次矩)
Sz Sy
§I.４
已知：
平行移轴公式
Iy
c
Iz
c
Iy z
z
b
zc
c c
a b
( a 和 b 是截面的形心 在 oyz 坐标系中的坐标 )
求：
C a
yc
I y Iz
I yz
o
y
Iy~Iyc
y yc b z zc a
z
b
y
zc yc
dA
zc a z
C
yc
I y A z dA
2
A ( zc a) dA
h
x
下的面积OAB对于y轴的 静矩Sy和形心位置xc
T形截面梁的计算
T形截面梁的计算一、几何特性：T形截面梁由一个横梁和一个纵梁组成，纵梁称为翼板。
横梁的宽度一般表示为b，翼板的宽度表示为bf，翼板的高度表示为hf，横梁的高度表示为h。
梁截面的面积可以表示为A = bf*hf + b*h。
梁截面的惯性矩可以表示为Ix = bf*hf^3/12 + b*(h-hf)^3/12 + b*hf*(h-hf)^2二、应力分析：进行梁的弯曲计算前，需要对梁截面进行应力分析。
T形截面梁在弯曲时，翼板和横梁都会受到弯曲应力。
翼板上部和下部的弯矩分别为：Mtop = F*(h/2 - hf)和Mbot = F*(h/2)其中F为外力。
根据横截面的静力平衡条件，可以得到翼板上部和下部的应力分布为：σtop = Mtop/Ix*(hf/2)和σbot = Mbot/Ix*(hf/2)其中Ix为截面的惯性矩。
横梁上的应力分布为：σbeam = M/Ix*(h - hf)/2其中M为弯矩。
三、弯曲计算：根据梁的应力分析结果，可以进行弯曲计算。
弯曲计算的目的是确定梁的弯曲程度，即最大弯曲应力和最大弯曲角度。
弯曲应力的计算公式为：σmax = Mmax/Ix*(h - hf)/2其中Mmax为最大弯矩。
弯曲角度的计算公式为：θ = Mmax*L/(E*Ix)其中L为梁的长度，E为弹性模量，Ix为惯性矩。
四、校核：根据弯曲计算的结果，可以进行梁的校核。
校核的目的是确定梁的承载力是否满足要求。
常用的校核方法有两种：弯曲承载力校核和剪切承载力校核。
弯曲承载力校核根据弯曲应力与材料的屈服应力进行比较，判断是否满足弯曲强度要求。
剪切承载力校核根据剪切应力与材料的屈服应力进行比较，判断是否满足剪切强度要求。
总结：。
常用截面几何特性计算公式
GZ
) a 2 + h ( p = ) 2 a + hr 2 ( p = nA ) 2 h + 2 a ( p = hr p 2 = 0A
2
ap = A
a6 = nA a4 = 0A
2 3
a=A a= V
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
) 2 h + 2 a 3( h
3 ) h − r3( 2 h = p 6 = V p
式公算计的 G 置位心重、nA 积面 全、0A 积面侧、A 积面底、V 积体
3
2 = GZ h )线角对为d(
2
h + 2b + 2a = d )b + a(h2 = 0A ba = A hba = V
2 = GZ a ) 线角对为d ( a3 = d
2 2
心中球椭在G心重 3 =V 4 cbap
)hb + ha + ba(2 = nA
) h − r3( 4 = )h − r4( h
2 b
b982.0 =
21 b
2
6 ba
3
21 ba
ba
a1707.0 = 1xe 2 = xe a
2
b + 2 a 982.0
4
a 9711.0 = b− a
4 4
1xW
4
a6 = xW b − 4a
21 b − 4a
2
b − 2a
a982.0 =
21 a
3
a9711.0 =
2
1x W
a1707.0 = 1xe 2 = xe a
h2 a
2 3 = hA = V 3 1
GZ
材料力学-截面几何特性
I 0 xC 2 yC 2
IxC IxC1 A1 yc21 IxC2 A2 yc22 1104 mm4 1200mm2 (15mm)2 28.58mm4 700mm2 (25mm)2 100.33mm4
64
9 /2
Ix2 Ix2C A2 (a xc2 )2 28mm 4 (80mm )2 (100 17)2 8 3467mm4
组合截面对x轴的惯性矩为
I x I x1 2I x2 5333mm4 23467mm4 12270mm4
§I-4 惯性矩和惯性积的转轴公式 ·截面 的主惯性轴和主惯性矩
A
A ( yC b)2 dA
A ( yC2 2byC b2 )dA
I xC 2bSxC b2 A
Ix IxC 2bSxC b2 A
因为C为形心
SxC AyC 0
y
yC
x
dA
a
r
bC y
xC
x
I x I xC b2 A 同理：
I y I yC a2 A I xy I xC yC abA I p I pC (a2 b2 ) A
C1
80
x
图(b)
x
xi
Ai
x 1
A1x
2
A2
A
A1A2
409600 45 7700 19.7mm 9600 7700
y
yi Ai
y 1
A1
y
2
A2
A
A1 A2
609600 65 7700 39.7mm 9600 7700