工程力学杆件与结构的内力计算

工程力学杆件与结构的内力计算汇报人：AA2024-01-29CATALOGUE目录绪论杆件的内力计算结构的内力计算内力计算的方法与技巧工程实例分析内力计算中的常见问题与解决方法绪论01工程力学主要研究各种工程结构在静载荷和动载荷作用下的应力、应变、强度、刚度和稳定性等问题。研究对象工程力学的任务是通过对结构进行力学分析，为工程设计提供理论依据，确保工程结构的安全、经济和适用。研究任务工程力学的研究对象和任务指长度远大于横截面尺寸的构件，如梁、柱等。在工程力学中，通常将杆件简化为一条直线或曲线，便于进行力学分析。由若干杆件按照一定方式连接而成的整体，如桁架、框架等。结构承受外部载荷并传递至各个杆件，使杆件产生内力和变形。杆件与结构的基本概念结构杆件通过内力计算，可以确定杆件在外部载荷作用下的内力分布和大小，为杆件的强度、刚度和稳定性分析提供依据。目的内力计算是工程力学分析的基础，对于确保工程结构的安全性和经济性具有重要意义。通过准确的内力计算，可以避免因设计不当而导致的工程事故，提高工程结构的可靠性和耐久性。意义内力计算的目的和意义杆件的内力计算02拉伸内力计算对于拉伸杆件，内力主要为拉力，其大小等于杆件两端所受外力的合力，方向沿杆件轴线。在计算过程中，需考虑杆件的截面形状、材料特性以及外力作用方式等因素。压缩内力计算压缩杆件所受内力主要为压力，计算方法与拉伸杆件类似。但需注意，压缩杆件在受到较大压力时可能发生失稳现象，如细长杆的欧拉临界力问题。拉伸与压缩杆件的内力计算纯扭转内力计算对于扭转杆件，内力主要为扭矩。在纯扭转情况下，扭矩的大小等于杆件两端所受外力矩的代数和，方向垂直于杆件轴线。计算时需考虑杆件的截面形状、材料特性以及外力矩的作用方式等因素。弯曲扭转内力计算当扭转杆件同时受到弯曲作用时，其内力计算更为复杂。此时需考虑弯曲引起的附加扭矩以及弯曲与扭转的耦合效应。扭转杆件的内力计算对于纯弯曲杆件，内力主要为弯矩和剪力。弯矩的大小等于杆件两端所受外力对截面形心的力矩代数和，方向垂直于杆件轴线。剪力的大小等于杆件横截面上的切向力代数和，方向沿杆件轴线。计算时需考虑杆件的截面形状、材料特性以及外力作用方式等因素。纯弯曲内力计算当弯曲杆件受到复杂外力作用时，如同时受到轴向力、扭矩等作用，其内力计算需综合考虑各种因素的影响。此时可采用力法、位移法等方法进行求解。复杂弯曲内力计算弯曲杆件的内力计算结构的内力计算03

静定结构的内力计算静定梁的内力计算通过截面法求解静定梁指定截面上的内力，包括剪力和弯矩。静定刚架的内力计算将刚架分解为若干静定梁，分别求解各梁的内力，再根据结点平衡条件求解刚架的内力。静定拱的内力计算通过合理拱轴线方程和截面内力方程求解静定拱的内力。通过多余约束反力和基本结构在多余约束处的位移协调条件求解超静定结构的内力。力法位移法矩阵位移法通过基本未知量和附加约束条件的位移协调方程求解超静定结构的内力。将结构离散化为有限个单元，通过单元刚度矩阵和整体刚度矩阵求解超静定结构的内力。030201超静定结构的内力计算03地震作用引起的内力根据地震作用的特点和规律，通过地震荷载的计算和叠加求解结构的内力。01温度变化引起的内力考虑温度变化对结构内力的影响，通过温度荷载的计算和叠加求解结构的内力。02支座位移引起的内力分析支座位移对结构内力的影响，通过支座位移荷载的计算和叠加求解结构的内力。结构内力计算的特殊问题内力计算的方法与技巧04通过假想截面将杆件截开，研究截开部分的平衡条件，从而确定截面上的内力。截面法的定义适用于各种静定和超静定结构，特别适用于需要求解多个未知内力的复杂结构。截面法的应用在截取杆件时，要保证截开部分在外力作用下仍能保持平衡；同时，截面的选择应尽量使计算简化。注意事项截面法节点法的定义通过选取节点为研究对象，分析节点的受力平衡条件，从而求解与该节点相连杆件的内力。节点法的应用适用于桁架等由二力杆组成的结构，特别适用于求解节点处多个杆件交汇的情况。注意事项在选取节点时，应尽量使节点的受力情况简单明了，以便于列出平衡方程。节点法将复杂结构分解为若干个简单结构，分别计算各简单结构的内力，再根据叠加原理求出原结构的内力。叠加法的定义适用于各种线性弹性结构，特别适用于需要求解多个工况下内力的结构。叠加法的应用在分解结构时，要保证分解后的简单结构在受力上与原结构相同或相近；同时，叠加时要注意各工况下内力的正负号。注意事项叠加法123内力图是表示杆件或结构上各点内力变化规律的图形，包括轴力图、剪力图和弯矩图等。内力图的概念首先确定控制截面，然后计算控制截面上的内力值，最后根据内力值的正负和变化规律绘制内力图。绘制内力图的步骤在绘制内力图时，要保证图形的比例和尺寸与实际结构相符；同时，要注意标明内力的正负号和单位。注意事项内力图的绘制技巧工程实例分析05剪力墙结构内力计算采用等效刚度法、有限单元法等，分析剪力墙在水平荷载作用下的内力分布。高层建筑结构内力计算考虑风荷载、地震作用等，采用动力分析方法计算高层建筑结构的内力。框架结构内力计算通过节点位移法、力法等方法，计算框架结构中梁、柱的内力。建筑结构内力计算实例根据荷载情况，采用影响线加载法、图乘法等计算简支梁的内力。简支梁桥内力计算通过力法、位移法等方法，分析连续梁桥在荷载作用下的内力分布。连续梁桥内力计算考虑拱的推力效应，采用拱轴线方程、弹性中心法等计算拱桥的内力。拱桥内力计算桥梁结构内力计算实例压力容器结构内力计算根据压力容器的几何形状、载荷条件等，采用薄膜应力理论、弯曲应力理论等计算其内力。船舶结构内力计算考虑船舶在水中的浮力、波浪载荷等，采用有限元法、边界元法等分析船舶结构的内力分布。起重机结构内力计算分析起重机在起升、变幅等工况下的受力情况，计算其金属结构的内力。机械设备结构内力计算实例内力计算中的常见问题与解决方法06选择适当的计算模型根据工程实际情况和结构特点，选择静定结构或超静定结构模型进行计算。简化计算模型对复杂结构进行简化处理，如将空间结构简化为平面结构，将连续结构简化为离散结构等。考虑结构变形的影响在计算内力时，需要考虑结构变形对内力的影响，如大变形、小变形等情况的处理。计算模型的选择与简化处理约束反力对于约束反力的求解，可以采用静力平衡条件、变形协调条件等方法进行处理。考虑约束反力的影响在计算内力时，需要考虑约束反力对内力的影响，如支座反力、温度应力等情况的处理。确定边界条件根据工程实际情况和结构特点，确定结构的边界条件，如固定端、铰支端、自由端等。边界条件的处理与约束反力的求解校核计算过程对计算过程进行仔细校核，确保计算步骤和方法的正确性。验证计