静定刚架内力计算_第1页
静定刚架内力计算_第2页
静定刚架内力计算_第3页
静定刚架内力计算_第4页
静定刚架内力计算_第5页
已阅读5页,还剩40页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、第四章 静定刚架内力计算,学习内容 静定结构反力计算和截面内力计算;绘制内力图的基本方法;利用微分关系及结点平衡条件简化内力图的绘制;叠加法绘制弯矩图;静定刚架的组成特点和受力特点;刚架的内力计算和内力图;斜杆刚架和复杂刚架的计算;利用对称性简化刚架的计算。,学习目的和要求 不少静定结构直接用于工程实际。另外静定结构还是解算超静定结构的基础。所以,静定结构的内力计算是十分重要的,是结构力学的重点内容之一。通过本章学习要求达到: 重视和熟练掌握结构的支座反力的计算。它的计算错误将导致内力计算的错误。 能熟练的绘制静定刚架的弯矩图和剪力图,尤其是弯矩图的绘制要十分的熟练。 绘制弯矩图有许多技巧,都

2、要掌握。但最重要的是掌握截面内力计算、内力图的形状特征和绘制内力图的叠加法。 会恰当选取分离体和平衡方程计算静定结构的内力。如何选取视具体情况(结构情况、荷载情况)而定。当不知如何下手时,宜考察结构的几何组成。,4.1 刚架的组成特征,一、刚架的特点刚架的内部空间大,便于使用。刚结点将梁柱联成一整体,增大了结构的刚度,变形小。刚架中的弯矩分布较为均匀,节省材料。,4.2 刚架的反力计算,1、悬臂刚架、简支刚架的反力由整体的三个平衡条件便可求出。,2、三铰刚架的反力计算: 一般方法 整体对左底铰建立矩平衡方程,右半边对中间铰建立矩平衡方程,这两个方程求出右底铰的支座反力; 再由整体的两个投影平衡

3、方程求出左支座的两个支座反力。 校核。,例题 1,反力计算1,整体对右底铰建立矩方程,左半边平衡,整体平衡,=3kN,反力校核,三铰刚架的反力计算,返回,双截面法,分别取左、右半边建立仅含有中间铰约束力的矩平衡方程,由这两个方程求出中间铰约束力; 再由支座反力。,例题 2,反力计算2,返回,先求中间铰的约束力,3、主从刚架求反力:,需要分析其几何组成顺序,确定基本部分和附属部分。先计算附属部分,在计算基本部分。,例题 3,反力计算3,返回,由附属部分ACD,由整体,校核:,4.3 刚架内力计算,计算步骤:,求支座反力。简单刚架可由三个整体平衡方程求出支座反力,三铰刚架及主从刚架等,一般要利用整

4、体平衡和局部平衡求支座反力。 求控制截面的内力。控制截面一般选在支承点、结点、集中荷载作用点、分布荷载不连续点。控制截面把刚架划分成受力简单的区段。运用截面法或直接由截面一边的外力求出控制截面的内力值。 根据每区段内的荷载情况,利用“零平斜弯”及叠加法作出弯矩图。作刚架Q、N图有两种方法,一是通过求控制截面的内力作出;另一种方法是首先作出M图;然后取杆件为分离体,建立矩平衡方程,由杆端弯矩求杆端剪力;最后取结点为分离体,利用投影平衡由杆端剪力求杆端轴力。当刚架构造较复杂(如有斜杆),计算内力较麻烦事,采用第二种方法。 结点处有不同的杆端截面。各截面上的内力用该杆两端字母作为下标来表示,并把该端

5、字母列在前面。 注意结点的平衡条件。,例题 4,内力计算1,QDC=6kN NDC=0 MDC=24kN.m(下拉),QDB=8kN NDB=6kN MDB=16kN.m(右拉),QDA=8kN NDA=0 MDC=8kN.m(左拉),QDC=6kN NDC=0 MDC=24kN.m(下拉),X = 88 = 0,Y = 6(6) = 0,M = 248 16 = 0,QDB=8kN NDB=6kN MDB=16kN.m(右拉),QDA=8kN NDA=0 MDC=8kN.m(左拉),校核:,8,16,24,M kN.m,8,6,Q kN,N kN,6,作内力图,返回,例题 5,内力计算2,作

6、刚架Q、N图的另一种方法:首先作出M图;然后取杆件 为分离体,建立矩平衡方程,由杆端弯矩求杆端剪力;,MCqa2/2+ QBCa=0 QBC=QCB=qa/2,MCqa2/2+ qa2/2 QACa=0 QAC=(qa2/2+ qa2/2 )/a =qa MA0 Q CA=(qa2/2 qa2/2 )/a =0,X0,NCB 0 Y0,NCAqa/2,最后取结点为分离体,利用投影平衡由杆端剪力求杆端轴力。,N图(kN),M图(kN.m),Q图(kN),MD=6QCD3.350 QCD=1.79(kN)=QDC,MC=6+3 41.5+3.35QEC0 QEC= 7.16kN ME=6 3 4

7、1.5+3.35QCE0 QCE= 3.58kN,3.13,5.82,返回,4.4 刚架弯矩图对误判别,利用前述内力图与荷载、支承和联结之间的对应关系,可在绘制内力图时减少错误,提高效率。另外,根据这些关系,常可不经计算直观检查M图的轮廓是否正确。鉴于静定平面刚架M图的重要性,而初学者又常易搞错,故掌握M图正误判别是很有益的。下面结合例子说明画M图时容易出现的错误:,M图与荷载情况不符。如图a所示刚架上DE段,有向左的均布荷载,该段弯矩图应向左凸;C点有向下的集中力作用,弯矩图应向下尖;AB段上A处只产生竖向反力,所以AB段只受轴力,该段弯矩图等于零。正确的弯矩图如图b所示。 又如图c所示刚架

8、上C截面上有集中力偶作用,弯矩图应发生突变 ,突变前后两条线平行。因为XB=0,YB通过C截面。所以由C截面以右可得MC右=0。正确的弯矩图如图d所示。 M图与结点性质、约束情况不符。如图2-4e所示刚架上,铰结点C、铰支座A和B处无集中力偶作用,该处截面弯矩等于零。正确的弯矩图如图f所示。 作用在结点上的各杆端弯矩及结点集中力偶不满足平衡条件。如图g所示刚架,若取结点C为分离体,将发现它不满足结点的力矩平衡条件。另外AC段上A处只产生竖向反力,所以AC段只受轴力,该段弯矩图等于零。正确的弯矩图如图2-4h所示。,4.5刚架弯矩图绘制,如静定刚架仅绘制其弯矩图,往往并不需要求出全 部反力,只需

9、求出与杆轴线垂直的反力。,一、悬臂刚架绘制弯矩图,可以不求反力,由自由端开始作内力图。,例题 6 悬臂刚架,一、悬臂刚架绘制弯矩图可以不求反力,由自由端开始作 内力图。,ql,ql,2q,2q,6q,如静定刚架仅绘制其弯矩图,往往并不需要求出全部反 力,只需求出与杆轴线垂直的反力。,返回,二、简支型刚架弯矩图,往往只须求出一个与杆件垂直的反力,然后由支座作起。,例题 7 简支刚架,二、简支型刚架弯矩图,简支型刚架绘制弯矩图往往只须求出一个于杆件垂直的反力,然后由支座作起,ql2/2,qa2/2,qa2/2,注意:BC杆CD杆的 剪力等于零,弯矩图 于轴线平行,ql2/2,返回,三、三铰刚架弯矩

10、图,往往只须求一水平反力,然后由支座作起。,例题 8 三铰刚架,三、三铰刚架弯矩图,1 反力计算 1 整体 MA= qa2+2qa22aYB=0 (1) 2 右半边 MC=0.5qa2+2aXB aYB=0 (2) 解方程(1).(2)可得 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,2 绘制弯矩图,qa2,注: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!,1/2qa2,0,q,qa,XA,YA,YB,XB,A,C,B,M/2,M,M/2,画三铰刚架弯矩图,注: 1:三铰刚架仅半边有荷载,另半边为二力体,其

11、反力沿两 铰连线,对o点取矩可求出B点水平反力,由B支座开始作弯矩图。 2:集中力偶作用处,弯矩图发生突变,突变前后两条线平行。 3:三铰刚架绘制弯矩图时,关键是求出一水平反力!,Mo=m2aXB=0, 得 XB=M/2a,qL2/4,qL2/4,=3/4ql,A,O,整体对O点建立平衡方程得 MO=ql1.5l 2lXA=0 得 XA=3ql/4,返回,四、主从结构绘制弯矩图时,可以利用弯矩图与荷载、支承及连结之间的对应关系,不求或只求部分约束力。以铰支座、铰结点、自由端作为切入点,先作附属部分,后作基本部分。,例题 9 主从刚架,qa2,qa2,qa2/2,qa2/2,M图(kN.m),绘

12、制弯矩图时,可以利用弯矩图与荷载、支承及连结之间的对应关系,不求或只求部分约束力。,四、主从结构,80kN,20kN,120,90,120,60,180,62.5,M图 kM.m,仅绘M图,并不需要 求出全部反力.,然后先由A.B支座开始 作弯矩图.,先由AD Y=0 得 YA=80kN,再由整体 X=0 得 XB=20kN,MEA=806-206=120,4.5qa2,M图,Ph,Ph,Ph,2Ph,右半边Y=0 YB=0YA=0 整体:MA0 3qaa/2XBa0 XB=1.5qa,求绘图示结构的弯矩图。,ql2,1.5ql2,0.9ql2,ql2,返回,五、对称性结构作内力图要注意利用对称性:,对称结构在对称荷载作用下,反力和内力都呈对称分布,弯矩图和轴力图对称,剪力图反对称;对称结构在反对称荷载作用下,反力和内力都呈反对称分布,弯矩图和

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论