静定结构的受力分析

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结构力学第三章静定结构受力分析

结构力学第三章静定结构受力分析

MA

0, FP

l 2
YB
l

0,YB

FP 2
()
Fy

0,YA
YB

0,YA

YB


Fp 2
()
例2: 求图示刚架的约束力 q
C
A
ql
l
l
l
B
A
ql
ql
C
XC
YC
FNAB
解:
Fy 0,YC 0
MA

0, ql
l 2

XC
l

0,
XC

1 2
ql()
弹性变形,而附属部分上的荷载可使其自身和基本部分均产生内力和 弹性变形。因此,多跨静定梁的内力计算顺序也可根据作用于结构上 的荷载的传力路线来决定。
40k N
80k N·m
20k N/m
AB
CD
EF
G
H
2m 2m 2m 1m 2m 2m 1m
4m
2m
50构造关系图 40k N
C 20 A B 50
Fy 0,YA YB 2ql 0,YA ql() 3)取AB为隔离体
2)取AC为隔离体
Fy 0, YC YA ql 0
Fx 0, XB X A ql / 2()
l MC 0, X A l ql 2 YB l 0, X A ql / 2()
A
B
C D E FG
1m 1m 2m 2m 1m 1m
A C D E FG B
13 17
26 8
7 15 23 30

第三章3静定结构受力分析(平面刚架)

第三章3静定结构受力分析(平面刚架)

MA= qa2+2qa2-2aYB=0 (1)
2) 对中间铰C建立矩平衡方程 qa
MB=0.5qa2+2aXB -aYB=0 (2) 解方程(1)和(2)可得
a
XB=0.5qa YB=1.5qa 3) 再由整体平衡 X=0 解得 XA=-0.5qa Y=0 解得 YA=0.5qa
qa/X2 A YA
1/2qa2
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
C
1/2qa2
A
a
a
qa2 q
B XqBa/2 YB
2 绘制弯矩图
注意:三铰刚架绘制弯矩图往往只须求一水平反力,然后由 支座作起!!
画三铰刚架弯矩图
CM
O M
M/2
M/2
a
C
A
B
a
a
Mo=m-2a×XB=0, 得 XB=M/2a
注意:
A
RA
B
XB
YB
1、三铰刚架仅半边有荷载,另半边为二力体,其反力沿两铰连线,
§3-3 静定平面刚架
一. 刚架的受力特点

1 8
ql2
l
1 ql2 8
刚架
桁架
弯矩分布均匀 可利用空间大
§3-3 静定刚架受力分析
一. 刚架的受力特点 二. 刚架的支座反力计算
静定刚架的分类:
三铰刚架 (三铰结构)
简支刚架 悬臂刚架
单体刚架 (联合结构)
复合刚架 (主从结构)
1.单体刚架(联合结构)的支座反力(约束力)计算
三. 刚架指定截面内力计算
四.刚架的内力分析及内力图的绘制
①分段:根据荷载不连续点、结点分段。 ②定形:根据每段内的荷载情况,定出内力图的形状。 ③求值:由截面法或内力算式,求出各控制截面的内力值。

第三章 静定结构的受力分析

第三章 静定结构的受力分析

第三章静定结构的受力计算1. 教学内容从几何构造分析的角度看,结构必须是几何不变体系。

根据多余约束n ,几何不变体系又分为:有多余约束( n > 0)的几何不变体系——超静定结构;无多余约束( n = 0)的几何不变体系——静定结构。

从求解内力和反力的方法也可以认为:静定结构:凡只需要利用静力平衡条件就能计算出结构的全部支座反力和杆件内力的结构。

超静定结构:若结构的全部支座反力和杆件内力,不能只有静力平衡条件来确定的结构。

2. 教学目的进一步巩固杆件受力分析和内力分析的特点;理解多跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架的概念;熟练掌握多跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架内力的计算方法,能够画出内力图;理解截面法、结点法、联合法,熟练求出静定桁架的内力。

3. 主要章节第一节、单跨静定梁第二节、多跨静定梁第三节静定平面刚第四节、三铰拱架第五节、静定平面桁架第六节、组合结构4. 学习指导本章所学内容的基础是以前所学的“隔离体和平衡方程”,但是不能认为已经学过了,就有所放松。

其实,在静定结构的静力分析中,虽然基本原理不多,平衡方程只有几种形式,但是其变化是无穷的,因此重要的是知识的应用能力。

为了能够熟中生巧,在学习时应多做练习。

5. 参考资料《建筑力学教程》P21~P57第一节、单跨静定梁一. 教学目的复习材料力学中的内力概念和计算方法,梁的内力图的画法;熟练掌握各种荷载作用下的梁的内力图画法;掌握叠加法画弯矩图。

二. 主要内容1. 内力的概念和表示2. 内力的计算方法3. 内力图与荷载的关系4. 分段叠加法三. 参考资料《建筑力学》P21~P26各种《材料力学》教材3.1.1 内力的概念和表示在平面杆件的任意截面上,将内力一般分为三个分量:轴力F N、剪力F Q 和弯矩M(图3-1)。

轴力----截面上应力沿轴线方向的合力,轴力以拉力为正。

剪力----截面上应力沿杆轴法线方向的合力,剪力以截开部分顺时针转向为正。

第3章 静定结构的受力分析

第3章 静定结构的受力分析
(1)组成次序:先固定梁AB, 在固定BD,最后固定DF。基 本部分与附属部分间的支撑 关系如图所示。 (2)计算分析次序:先计算
箭头画反
附属部分FD。D点反力求出, 反其指向即为梁DB的荷载。 依次类推。最后计算梁BA,
求出A端的支座反力。
23
支座反力求出后,即可做M 图和Fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图(图d和e),
( d)
14
Y 0
18
FQ图 kN
10
14
M图 kN m
6
4
14
26.5 22
15
6 16
例2:
例3:
0.25ql
2
q
0.5l
0.5l
16
40kN m
例4:
2m 2m
4 kN
m
例5:
2m
20kN
2m
20kN m
17
例6:
12 kN
m
26kN
3m
1m
例7:
8 kN
m
24kN m
45
46
47
48
49
50
51
例题3-5
52
例题3-5
53
例题3-5
54
55
56
下图为一复杂桁架,对水平截面m-m,AF为截面单杆,其轴力可由此截面的水 平投影方程直接求出。此杆轴力求出后,其余各杆轴力即可用结点法依次求出 (依次取结点F、D、G、E为隔离体) 左图中均为联合桁架,每个结 点都不存在结点单杆。这些联 合桁架都是由两个简单桁架用 三个连接杆1、2、3装配而成。 对图中所示截面,连接杆1、
64
2.刚架的支座反力

3静定结构的受力分析-梁结构力学

3静定结构的受力分析-梁结构力学

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。

结构力学第三章静定结构的受力分析

结构力学第三章静定结构的受力分析

例2: MA
A
MA
FP L/2 L/2
FP
MB
B 结论
把两头的弯矩标在杆
端,并连以直线,然
后在直线上叠加上由
节间荷载单独作用在
简支梁上时的弯矩图
MB MA
FPL/4
FPL/4
2020年5月29日星期五7时56分M25秒B
§3-1 梁的内力计算的回顾
3)画剪力图
要求杆件上某点的剪力,通常是以弯矩图为
C
B FQBA
由: MA 0 FQBA (81 26) 2 9kN
也可由: Y 0 FQCA 17 8 9kN
剪力图要注意以下问题: ▲ 集中力处剪力有突变; ▲ 没有荷载的节间剪力是常数; ▲ 均布荷载作用的节间剪力是斜线; ▲ 集中力矩作用的节间剪力是常数。
2020年5月29日星期五7时56分25秒
L/2
M/2
FPL/4
L/2
M
M/2
2020年L5/月229日星期五L7/时2 56分25秒
§3-1 梁的内力计算的回顾
2)用叠加法画简支梁在几种简单荷载共同作用下 的弯矩图
例1: MA
q
MB
q
A
B=
qL2/8
MA
MB
+
+
MA
=A
qL2/8
MB
B
2020年5月29日星期五7时56分25秒
§3-1 梁的内力计算的回顾
2020年5月29日星期五7时56分25秒
§3-1 梁的内力计算的回顾
正 MAB
杆端内力
FNAB
A端 FQAB
MBA 正
B端
FNBA
FQBA

静定结构受力分析

静定结构受力分析

三铰刚架 (三铰结构)
简支刚架
单体刚架 (联合结构)
悬臂刚架
复合刚架 (主从结构)
1.单体刚架(联合结构)的支座反力(约束力)计算
方法:切断两个刚片之间的约束,取一个刚片为隔离体,假定 约束力的方向,由隔离体的平衡建立三个平衡方程.
例1: 求图示刚架的支座反力
C
B
C
B
l
2
YB
P
lP
A
l
2
A X A YA
P C
X A P() YA P()
YB P / 4() YC
思考题: 图示体系支反力和约束力的计算途径是怎样的?
P
P
P
Pl
P
P
P
P
P
P Pl
P
P
P
习题: 求图示体系约束力.
A
M BM
M
M /l
M /l
l
C
l
M /l D M /l
M /l M /l
习题: 求图示体系约束力.
l
l
M
l
l
l
M /l M /l
M
0
连接两个杆端的刚结点,若
三. 刚架指定截面结个内点杆力上端计无的算外弯力矩偶值作相用等,,则 方两 向
与梁的指定截面相内反力. 计算方法相同.
例1: 求图示刚架1,2截面的弯矩
M1
M
C1 2 l
2
M2
P
A
XA
l
2
YA
l
2
B
l
XB
2
YB
M
P/4
P/4
解:
M 2 Pl / 4(右侧受拉)

第三章 静定结构的受力分析

第三章 静定结构的受力分析

斜直线
FS=0处
有突变
突变值为P
如变号
无变化
M图
斜直线
抛物线
有尖角


有极值
尖角指向同P
有极值
有突变
M=0
利用上述关系可迅速正确地绘制梁的内力图(简易法)8
Structural mechanics
静定结构的受力分析
简易法绘制内力图的一般步骤:
(1)求支反力。
2)分段:凡外力不连续处均应作为分段点,如集中力
15
Structural mechanics
基本部分:
静定结构的受力分析
不依赖其它部分的存在而能独立地维持其几何不变性的部 分。 如:AB、CD部分。
(a)
基本部分
(b) A
B
层叠图:
基本部分
C
附属部分:
必须依靠基本部分 才能维持其几何不变 D 性的部分。如BC部分 。
为了表示梁各部分之间的支撑关系,把基本部分画在下层, 而把附属部分画在上层, (b)图所示,称为层叠图。
3
Structural mechanics
静定结构的受力分析
§3—1 梁的内力计算的回顾
单跨静定梁应用很广,是组成各种结构的基构件之一,其受 力分析是各种结构受力分析的基础。这里做简略的回顾和必
要的补充。
1. 单跨静定梁的反力
常见的单跨静定梁有:
简支梁
外伸梁
悬臂梁

→↑
↙ ↑
→↙ ↑↑
→↑ ↙
反力只有三个,由静力学平衡方程求出。 4
16
Structural mechanics
(2)受力分析方面:
静定结构的受力分析

第3章静定结构的受力分析

第3章静定结构的受力分析

M0
1 2 ql 8
弯矩图的叠加指纵坐标的叠加, 不是图形的简单拼合。
任意直段杆的弯矩图:以(a)中的AB端为例,其隔离体如图(b)。
与图(c)中的简支梁相比, 显然二者的弯矩图相同。
因此:作任意直杆段弯矩图
就归结为作相应简支 梁的弯矩图。 AB段的弯矩图如图(d)。
M0 1 2 ql 8
§3-5 静定平面桁架
武汉长江大桥
1
桁架的特点和组成 由杆件组成的格构体系, 荷载作用在结点上, 各杆内力主要为轴力。
钢筋混凝土组合屋架
优点:重量轻,受力合理,能承受较大荷载,可作成较大 跨度。
武汉长江大桥采用的桁架形式
第3 章
静定结构的内力分析
§3-1 杆件内力计算 §3-2 静定梁 §3-3 静定刚架 §3-4 三铰拱 §3-5 静定桁架 §3-6 静定结构的内力分析和受力特点
第3章 静定结构的内力分析
本章讨论静定结构。 内容:静定结构的内力分析。 静定结构分析的要点: 1、如何选择“好的”隔离体; 2、怎样建立比较简单而又恰当的平衡方程, 计算最为简捷。
FQB FQA q y dx xA xB M B M A FQ dx xA
xB
积分关系的几何意义: B端的剪力=A端的剪力-该段荷载qy图的面积
B端的弯矩=A端的弯矩+此段剪力图的面积
5. 分段叠加法作弯矩图
图(a)结构荷载有两部分: 跨间荷载q和端部力偶MA、MB 端部力偶单独作用时,弯 矩图为直线,如图(b): 跨间荷载q单独作用时,弯 矩图如图(c): 总弯矩图为图(b)基础上叠加图 (c),如图(d):
FQ >0 F <0 增函数 降函数 Q 自左向右折角 斜直线 曲线

结构力学I-第三章 静定结构的受力分析(桁架、组合结构)

结构力学I-第三章 静定结构的受力分析(桁架、组合结构)
FNEC FNED 33.54 kN
Y 0 FNEC sin FNED sin FNEA sin 10 kN 0
联立解出
FNEC FNED 10 5 33.5 思考:能否更快呢? FNEC 22.36 kN, FNED 11.18 kN
00:44
静定平面桁架
• 桁架的内力计算
由力矩平衡方程 ∑ ME = 0,可求CD杆内力。
FA×d - FNCD×h = 0
FNCD = FAd / h = M0E / h
F1 F2 F3 F4 F5
M0E FA
6d
M FB
若M0E > 0,则FNCD >0 (下弦杆受拉 )
M0E是什么?
00:44
I
II
静定平面桁架
I
II
• 桁架的内力计算
简支梁
悬臂梁
伸臂梁
刚架:受弯构件,由若干直杆联结而成的结构,其中全部或部份 结点为刚结点;
A
D
B
C
简支刚架
悬臂刚架
三铰刚架
00:44
回顾
• 结构内力图
M–AB (表0) 示结构上各截面内力值的图形:弯矩图、M剪BA (0)
力图、A端轴力图;
A
B
FNA横B 坐标 -- 截面位置;
内力图 - 弯矩
A
FA
FB
– 截面法
• 例1:试求图示桁架中杆EF、ED,CD,DG的内力。
解: ⑶ 求上弦杆EF内力,力矩法;
取 ED 和 CD 杆 的 交 点 D 为 矩 心 , 先 求 EF 杆 的 水 平 分 力
FxEF,由力矩平衡方程∑MD = 0,
FA×2d - F1×d + FxEF×H = 0

静定结构的受力分析

静定结构的受力分析
出其弯矩值如下:
M A 0KN m
M B 17KN m
M C 26KN m
M E 30KN m
M
L F
23KN
m
M
R F
7KN
m
M G 0KN m
依次在M图上定出各控制点旳弯矩值,在AB、 BC、EF和FG各段以等直线连接。CE段有均 布荷载,须叠加上以CE为跨度旳简支梁在均 布荷载作用下旳弯矩图。经过计算D点旳弯矩 为36KN.m
❖ 选用隔离体
FNDB
A 5kN
FQDB MDB D2
D1
FQDA
5kN
MDA
B
FNDA
4kN
A FQDC 5kN
D3 FNDC MDC
5kN B
4kN
❖ 分别对隔离体应用平衡条件,可得内力如下:
FNDA FQDA
0 5kN
M DA 5kN m
左侧受拉
FNDB 4kN FQDB 5kN M DB 15kN m
B
43FP
A FP
4
FP.a
4
FP
4
FPa
弯矩图
F
E
剪力图
FE
-
FP
DC
Fpa
FP
2
2
+
C
D
Fpa
4
A B
BA
-
FP
4
内力计算旳关键在于: 正确区别基本部分和附
属部分. 熟练掌握单跨梁旳计算.
例:试求铰D旳位置,使正负弯矩峰值相等。
q
A
D
B
l-x
x
l
C l
❖ 先求得支座反力为 q(l x)

静定结构受力分析

静定结构受力分析

详细描述
剪切位移的大小与外力的大小和结构的抗剪 刚度有关。在静定结构中,剪切位移可以通 过测量结构上两点之间的相对位移来计算。
影响因素
影响剪切位移的因素包括外力的大小 、结构的剪切面面积、材料的剪切模 量和截面的剪切面面积等。
扭转变位移计算
扭转变位移是由于结构受到扭矩作用而产生的扭转变 形,导致结构在扭转变形方向上发生相对位移。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
剪切内力计算
剪切内力
由于剪切力作用产生的内力。
剪切力的计算
根据外力的大小和方向,通过 力的平衡条件计算剪切力。
剪切变形的特点
剪切变形主要表现为相邻部分之 间的相对错动,其变形量与材料 的性质和剪切力的大小有关。
剪切承载能力的分析
根据材料的剪切强度指标,分 析结构的剪切承载能力,确保
结构的安全性。
扭转变形内力计算
弯曲位移计算
总结词
弯曲位移是由于结构受到垂直于轴线的力而产生的弯曲变 形,导致结构轴线发生弯曲。
公式
弯曲位移的公式通常为 Δ=F*L^2/(4*EI),其中 F 是外力 ,L 是跨度,E 是材料的弹性模量,I 是截面的惯性矩。
详细描述
弯曲位移通常通过测量结构上两点之间的直线距离变化来 计算。在静定结构中,弯曲位移的大小与外力的大小和结 构的抗弯刚度有关。
02
它涉及到结构力学、材料力学、 弹性力学等多个学科领域,是工 程设计和施工中的基础性工作。
静定结构的定义与特点
静定结构是指在没有外力作用下,能够 保持平衡状态的结构。
静定结构的特点包括:没有多余的约束 ,所有约束都是必要的;在受到外力作 用时,只产生与外力等值反向的位移; 在去掉约束后,不会产生多余的自由度

第二章静定结构的受力分析

第二章静定结构的受力分析

第二章静定结构的受力分析第一节静定结构的特性一、静定结构的性质( )( )2-1-7 图2-1-7所示结构 B 。

( ) 2-1-8 图2-1-8示结构中|(二)选择题2-2-1 A .C .有内力、无位移、无应变; D .无内力、无位移、有应变。

2-2-2 对于一个静定结构,下列说法错误的有哪些:( ) A .只有当荷载作用于结构时,才会产生内力; B .环境温度的变化,不会产生内力;C .杆件截面尺寸及截面形状的任意改变均不会引起内力改变;D .制造误差与支座沉降可能使得结构形状发生变化,因此可能产生内力。

2-2-3 静定结构由于支座沉降(位移)或制造误差,结构内部将:( ) A .有内力、有位移; B .无内力、有位移; C .有内力、无位移; D.无内力、无位移。

2-2-4 静定结构由于支座沉降(位移),结构内部将:( ) A .有应变、有位移; B .无应变、有位移; C .有应变、无位移; (D)无应变、无位移。

(三)填空题2-3-12-3-2 。

2-3-3 已知AB 梁的值为__________ kN ·m2-3-7 比较图2-3-3a、b三、习题答案2-1-1 O2-1-2 X2-1-3 O;2-1-4 O。

提示:ACB为附属部分,根据性质7。

2-1-5 X。

提示:静定结构在温度变化时不产生内力。

2-1-7 X。

提示:附属部分上无荷载,因此附属部分无内力和反力。

2-1-8 O。

提示:静定结构内力图与杆件刚度无关,因此该结构为对称结构受反对称荷载。

2-2-1 B;2-2-2 D;2-2-3 B;2-2-4 B;2-3-1 支座移动,位移,支座移动;2-3-2 静力平衡条件;2-3-3 20。

提示:静定结构内力与刚度无关,因此无论刚度怎样变化,并不影响内力图。

2-3-6 相同,不同。

第二节多跨静定梁和刚架一、基本概念1、分段叠加法作弯矩图(1)选定外力的不连续点(如集中力作用点、集中力偶作用点、分布荷载的起点和终点等)为控制截面,求出控制截面的弯矩值。

静定结构的受力分析

静定结构的受力分析

(4) 校核。
静定结构的受力分析 3.1 梁的内力计算的回顾
3.1.5 举例 例1
2020-11-4-00:18
解: (1) 求出结构的支座反力
Fx 0 M B 0 FRA 8 40 4 20 6 1 0
FxA 0 FRA 35kN()
M A 0 FRB 8 40 4 20 6 7 0 FRB 125kN()
Chapter 3 静定结构的受力分析
3.1 梁的内力计算的回顾 3.2 静定多跨梁 3.3 静定平面刚架和 3.4 静定空间刚架 3.5 静定平面桁架和 3.6 静定空间桁架 3.7 静定组合结构 3.8 三铰拱 3.9 小结
3.1 梁的内力计算的回顾
3.1.1 截面的内力分量及其正负号规定 3.1.2 荷载与内力之间的关系 3.1.3 分段叠加法作弯矩图 3.1.4 作内力图的步骤 3.1.5 举例
静定结构的受力分析 3.1 梁的内力计算的回顾
例1:
2020-11-4-00:18
解:
(1) 求反力 Fx 0
FxA 0
MB 0
M A 0 FRB 30kN()
(2) 求C截面的内力
Fx 0
FNLC 0
Fy 0 FQLC 30kN
MC 0
M
L C
90kNm
FRA 30kN()
(3) 根据比例画出剪力图和弯矩图,弯矩图一般规定画在受拉一 侧;
(4) 内力必须要标注有数值、正负号(剪力图)、名称等。
静定结构的受力分析 3.1 梁的内力计算的回顾 2020-11-4-00:18
例2

(1) 求出结构的支座反力
Fx 0
FxA 0
M B 0 FRA 6 3 3 1 6 3 6 0 FRA 2.5kN()

静定结构受力分析

静定结构受力分析

剪力为正
②弯矩:绕截面转动的内力
符号规定:截面上的弯矩使该截面的邻近微段向下凸时为正
,反之为负。
M M M M
弯矩为正
弯矩为负
在梁的横截面上,一般有三个内力分量:轴力FN 、剪 力FQ 、弯矩M。 其结论是: (1) FN : 其数值等于该截 面一侧所有外力沿截面法线方 向投影的代数和(受拉为正)。
1.2kN m
MB 0
m=3.6kNm P=3kN
x C
A RA
q=10kN/m
D E
2a=1。2m
a=0.6m
a=0.6m 7kN
根据 QB- =-5kN QC+ =-3kN 、 B QA + = 7kN 、 QA - =- 3kN 、 QD = 7kN 的对应值便可作出图 (b) 所示的剪力图 。可见, 在AD段 Qmax 7kN RB 剪力最大,
3 M B 0 FA 6 F 4.5 q 3 2 0 FA 15kN Fy 0 FA FB F q 3 0 FB 29kN
3、计算2-2截面的内力 FQ 2 q 1.5 FB 11kN
FQ1 FA F 7kN M1 FA 2 F (2 1.5) 26kN m
M max M D 2.4kN m
用叠加法画弯矩图

一、叠加原理 由于在小变形条件下,梁的内力、支座反力, 应力和变形等参数均与荷载呈线性关系,每一 荷载单独作用时引起的某一参数不受其他荷载 的影响。所以,梁在几个荷载共同作用时所引 起的某一参数(内力、支座反力、应力和变形 等),等于梁在各个荷载单独作用时所引起同 一参数的代数和,这种关系称为叠加原理,见 下图所示。

结构力学静定结构的受力分析

结构力学静定结构的受力分析

结构力学静定结构的受力分析静定结构是指在外载荷作用下,结构的每个部分均处于力学平衡状态,即结构的受力分析可以根据平衡方程求解。

静定结构的受力分析是结构力学中的重要内容,对于工程设计和分析非常关键。

在静定结构的受力分析中,需要根据结构的几何形状和支座条件,确定结构的受力模式,并使用平衡方程进行计算。

下面将介绍静定结构受力分析的基本步骤。

首先,需要对结构进行几何建模,确定结构的几何形状。

这包括确定结构的几何尺寸、节点位置和材料特性等。

几何建模是进行受力分析的前提,对于一些复杂的结构,可以使用计算机辅助设计软件进行建模。

其次,根据结构的边界条件,确定结构的支座情况。

支座条件包括固定支座、铰接支座和滑动支座等。

支座的选择是根据结构的实际情况及设计要求来确定的。

然后,根据结构的受力模式,建立受力体系,并采用平衡方程进行受力计算。

受力体系包括结构的梁、柱等构件以及它们之间的关系。

平衡方程是基于结构处于力学平衡的原理,其中包括转矩平衡和力平衡等方程。

通过平衡方程,可以得到结构中各个部分的受力大小和方向。

接着,根据受力计算的结果,进行受力校核。

受力校核是为了验证结构设计的合理性,包括确定结构中的应力、变形和稳定性等。

校核的依据是结构的设计规范和要求,以保证结构的安全可靠。

最后,对受力计算的结果进行结果的处理和分析。

这包括对受力大小和方向的合理性进行评估,以及根据受力情况进行结构优化设计。

在静定结构的受力分析过程中,需要注意以下几个问题。

首先,要合理选择受力模式和支座条件,以确保受力计算的有效性。

其次,要注意受力计算的精度和误差控制,以保证计算结果的准确性。

最后,在进行受力校核时,要注意结构的强度、刚度和稳定性等方面的要求。

总之,静定结构的受力分析是结构力学中的重要内容,对于工程设计和分析非常关键。

通过合理的几何建模、选择支座条件,建立受力体系并应用平衡方程进行受力计算,可以得到结构受力的大小和方向,为结构的设计和分析提供依据。

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令yi Yi sin t

得到: (I 2 M )Y 0
( M I )Y 0
1

2
,得
可写成:
( M I )Y 0
m1 M = m2 m3 mn
11 12 ....... 1n ...... 21 22 2n = n1 n1 ....... nn
Y1 Y 2 Y Yn
故频率方程为
M I 0
展开为
(11m1 )
12 m2
( 22 m2 )
21m1 n1m1
1n mn 2 n mn
( nn mn )
0
n 2 m2
相应的振型方程为
令Y32=1,解得
Y (2)
Y12 0.924 Y22 1.227 Y 1 32
将 3、3 代入振型方程,得
5 0 6.054 Y13 k 2 K M Y 5 5.027 3 15 3 Y23 0 Y 3 10.027 33
结 构 力 学
structural Mechanics
第15章 结构动力计算续论 (6学时)
主要内容
第14章 结构动力计算绪论
§14-1 多自由度体系的自由振动 §14-2 多自由度体系主振型的正交性和主振型矩阵
§14-3 多自由度体系的强迫振动
§14-1
1. 刚度法
多自由度体系的自由振动
振动方程为
0 3 3
15m k
பைடு நூலகம் 展开,得
2 2 42 2 225 225 0
用试算法求得方程的三个根为
1 1.293 2 6.680 3 13.027
进一步求得
k k k 2 2 0.086 2 , 2 0.045 3 , 3 0.868 5 m m m
令Y33=1,解得
Y (3)
Y13 2.760 Y23 3.342 Y 1 33
2 柔度法
y1 I111 I 212 I 313 ......I n1n y2 I1 21 I 2 22 I 3 23 ......I n 2 n . yn I1 n1 I 2 n 2 I 3 n3 ......I n nn
令Y31=1,解得
Y (1)
Y11 0.163 Y21 0.569 Y 1 31
将 2、2 代入振型方程,得
5 0 Y12 6.640 k 2 K M Y 5 1.320 3 15 2 Y22 0 Y 3 3.680 32
需要加多大的力才能产生单位位移1
刚度矩阵和质量矩阵分别为
20 5 0 k K 5 8 3 , 15 0 3 3
频率方程为 K M 0
2 0 0 M m0 1 0 0 0 1
20 2 5 k 2 K M 5 8 15 3 0
( K i2 M )Y (i ) 0
由此可求出第 i 振型 一组齐次方程,只能确定主振型的形状,但不能唯一地确 定它的振幅。
振型的标准化 ■规定某个元素的值,如第一个元素等于1,或者 最大的一个元素等于1 ■规定主振型满足下式
Y (i )T MY (i ) 1
例14-1 试求图示刚架的自振频率和振型。设横梁的变形 忽略不计,层间刚度系数和质量如图所示。 解 (1)求自振频率
k11 k , K 21 mn kn1
k12 k22 kn 2
k1n k2 n knn
设振动方程解的形式为
y Y sin t
将上式代入振动方程,得
( K M )Y 0
若得到非零解,则
K M 0
m1 y1 k11 y1 k12 y2 k1n yn 0 m2 y2 k21 y1 k22 y2 k2 n yn 0 mm yn kn1 y1 kn 2 y2 knn yn 0
My + Ky = 0
m1 M m2
( M i I )Y
(i )
0
例 14-2
用柔度法求解自振频率和主振型
2 1
因此,三个自振频率为
k k k 0.293 6 , 2 0.667 3 , 3 0.9319 m m m
(2)求振型 将
1、1 代入振型方程,得
5 0 Y11 17.414 k 2 K M Y 5 6.707 3 15 1 Y21 0 Y 3 1.707 31
展开形式为
频率方程
k11 2 m1 k21 kn1
k12 k22 2 m2 kn 2
k1n k2 n knn 2 mn 0
解行列式,得到n个体系的自振频率
1 , 2 ,
令 将
, n
Y (i )T (Y1i Y2i Yni )
i,Y
(i )
( K M )Y 0得到 代入方程
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