第七讲-受弯构件的内力.pptx
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1、十堰职业技术学院十堰职业技术学院Contents平面弯曲的概念平面弯曲的概念1梁的类型梁的类型2梁的内力梁的内力剪力和弯矩的计算剪力和弯矩的计算3梁的内力图梁的内力图4十堰职业技术学院十堰职业技术学院.弯曲和平面弯曲弯曲和平面弯曲弯曲和平面弯曲弯曲和平面弯曲()弯曲:以以弯曲变形为主的构件通常称为梁。弯曲变形为主的构件通常称为梁。受力特点:杆件受到垂直于杆件轴线方向的外力或在杆轴受力特点:杆件受到垂直于杆件轴线方向的外力或在杆轴线所在平面内作用的外力偶的作用。线所在平面内作用的外力偶的作用。变形特点:杆轴线由直变弯。变形特点:杆轴线由直变弯。FPqM平面弯曲的概念平面弯曲的概念1十堰职业技术学
2、院十堰职业技术学院房屋建筑中的楼(屋)面梁、挑梁房屋建筑中的楼(屋)面梁、挑梁十堰职业技术学院十堰职业技术学院火车轮轴火车轮轴十堰职业技术学院十堰职业技术学院()()()()平面弯曲平面弯曲平面弯曲平面弯曲 工程中常见的梁,其横截面大多为矩形、工字形、工程中常见的梁,其横截面大多为矩形、工字形、T形、十字形、槽形等形、十字形、槽形等 它们都有对称轴,梁横截面的对称轴和梁的轴线所组它们都有对称轴,梁横截面的对称轴和梁的轴线所组成的平面通常称为成的平面通常称为纵向对称平面纵向对称平面。十堰职业技术学院十堰职业技术学院具有纵向对称面具有纵向对称面外力都作用在此面内外力都作用在此面内弯曲变形后轴线变成
3、对称面内的平面曲线弯曲变形后轴线变成对称面内的平面曲线纵向对称面纵向对称面平面弯曲平面弯曲十堰职业技术学院十堰职业技术学院十堰职业技术学院十堰职业技术学院 凡是通过静力平衡方程就能够将梁的支座反力全部凡是通过静力平衡方程就能够将梁的支座反力全部求出的梁,统称为求出的梁,统称为静定梁静定梁。梁的三种基本形式梁的三种基本形式悬臂梁悬臂梁FP梁的类型梁的类型2(Cantilever beam)。梁的一端固定,另一端自由。梁的一端固定,另一端自由。十堰职业技术学院十堰职业技术学院简支梁简支梁(Simple Beam)。梁的一端为固定铰支座,。梁的一端为固定铰支座,另一端另一端为可动铰支座。为可动铰支座
4、。外伸梁外伸梁(Overhanging beam)。简支梁的一端或两端伸出支座。简支梁的一端或两端伸出支座之外。之外。qFPqMMFP十堰职业技术学院十堰职业技术学院.梁的内力梁的内力梁的内力梁的内力剪力和弯矩剪力和弯矩剪力和弯矩剪力和弯矩 现以图示梁为例来分析。现以图示梁为例来分析。设荷载设荷载FP和支座反力和支座反力FAy、FBy均作用在同一纵向对称平均作用在同一纵向对称平面内,组成了平衡力系使梁面内,组成了平衡力系使梁处于平衡状态,欲计算任一处于平衡状态,欲计算任一截面截面1-1上的内力。上的内力。FPFAyFByABalABFP梁的内力梁的内力剪力和弯矩的计算剪力和弯矩的计算3十堰职业
5、技术学院十堰职业技术学院11xFQMMFQ弯矩弯矩M:构件受弯时,横截面上其作构件受弯时,横截面上其作用面垂直于截面的内力偶矩用面垂直于截面的内力偶矩。CCABFyAFByFPFPFByAFAyFy=0 FAyFQ=0 FQ=FAy ()MC=0 FAy x+M=0 M=FAy x ()剪力剪力FQ:构件受弯时,横截面上其作构件受弯时,横截面上其作用线平行于截面的内力。用线平行于截面的内力。十堰职业技术学院十堰职业技术学院外力使脱离体产生顺时针转动趋势时为正外力使脱离体产生顺时针转动趋势时为正FFFQFQFFFQFQ外力使脱离体产生逆时针转动趋势时为负外力使脱离体产生逆时针转动趋势时为负剪力:
6、剪力:剪力和弯矩的正负号规定剪力和弯矩的正负号规定剪力和弯矩的正负号规定剪力和弯矩的正负号规定十堰职业技术学院十堰职业技术学院外力使脱离体产生下凹变形为正,或使脱离体产生外力使脱离体产生下凹变形为正,或使脱离体产生下部受拉时为正下部受拉时为正 弯矩:弯矩:外力使脱离体产生上凸变形为负外力使脱离体产生上凸变形为负,或使脱离体产生上或使脱离体产生上部受拉为负部受拉为负MM十堰职业技术学院十堰职业技术学院3.33.3用截面法求指定截面的内力用截面法求指定截面的内力用截面法求指定截面的内力用截面法求指定截面的内力 在梁的横截面上在梁的横截面上,一般有三个内力分量一般有三个内力分量:轴力轴力N、剪、剪力
7、力Q、弯矩、弯矩M。计算内力的基本方法是截面法。计算内力的基本方法是截面法(见图见图)。(1)N:其数值等于该截其数值等于该截面一侧所有外力沿截面法线方面一侧所有外力沿截面法线方向投影的代数和。向投影的代数和。(2)Q:其数值等于该截面其数值等于该截面一侧所有外力沿截面切线方向一侧所有外力沿截面切线方向投影的代数和。(左上右下为投影的代数和。(左上右下为正)正)(3)M:其数值等于该截面一侧所有外力对截面其数值等于该截面一侧所有外力对截面形心力矩的代数和。(左顺右逆为正)形心力矩的代数和。(左顺右逆为正)AKVAHANQMP1KABP1P2其结论是:其结论是:十堰职业技术学院十堰职业技术学院
8、例例7-1 试用截面法求图示悬臂梁试用截面法求图示悬臂梁1-1、2-2截面上的剪力和截面上的剪力和弯矩。已知:弯矩。已知:q=15kN/m,FP=30kN。解解 由于悬臂梁具有一端为自由端的特征,所以在计算由于悬臂梁具有一端为自由端的特征,所以在计算内力时可以不求其支座反力。内力时可以不求其支座反力。FPq2m1m1122AB十堰职业技术学院十堰职业技术学院(1)求)求1-1截面的剪力和弯矩截面的剪力和弯矩 取取1-1截面的右侧为隔离体。截面的右侧为隔离体。1-1截面上的剪力和弯矩都按照截面上的剪力和弯矩都按照正方向正方向假定假定。FP=30kNq=15kN/m2m1m1122ABFPqBM1
9、FQ1 Fy=0 FPq1FQ1=0 FQ1=FPq1 =30151=45kN M1=0 M1 q12.5 FP3=0 M1=q12.5FP3 =1512.5303=127.5kNm 计算结果为负,说明计算结果为负,说明1-11-1截面上弯矩的实际方向与图中假定的方向相反,截面上弯矩的实际方向与图中假定的方向相反,即即1-11-1截面上的弯矩为负值。截面上的弯矩为负值。计算结果为正,说明计算结果为正,说明1-11-1截面上剪力的实际方向与图中假定的方向一截面上剪力的实际方向与图中假定的方向一致,即致,即1-11-1截面上的剪力为正值。截面上的剪力为正值。十堰职业技术学院十堰职业技术学院(2)求
10、)求2-2截面上的剪力和弯矩截面上的剪力和弯矩FP=30kNq=15kN/m2m1m1122ABFPqBM2FQ2取取2-2截面的右侧为隔离体。截面的右侧为隔离体。Fy=0 FQ2FPq1=0 FQ2=FPq1 =30151=45kN (正剪力正剪力)M2=0 M2 q10.5 FP1=0 M2=q10.5FP1 =1510.5301=37.5kNm (负弯矩负弯矩)十堰职业技术学院十堰职业技术学院 例例7-2 用截面法求外伸梁指定截面上的剪力和弯矩。用截面法求外伸梁指定截面上的剪力和弯矩。M=75kNmFP=100kN1.5m1.5m1.5m11223344ABCFByFAyMB=0解解(1
11、)求支座反力)求支座反力()Fy=0 FBy=25kN ()十堰职业技术学院十堰职业技术学院M=75kNmFP=100kN1.5m1.5m1.5m11223344ABCFByFAyFP=100kNACM1FQ1(2)求)求1-1截面上的剪力和截面上的剪力和弯矩弯矩 列平衡方程列平衡方程Fy=0 FQ1 FP=0 FQ1=FP=100kN (负剪力负剪力)M1=0 M1FPa=0 M1=FP a=1001.5 =150kNm (负弯矩负弯矩)十堰职业技术学院十堰职业技术学院M=75kNmFP=100kN1.5m1.5m1.5m11223344ABCFByFAyFAyFP=100kNACM2FQ2
12、(3)求)求2-2截面上的剪力和弯矩截面上的剪力和弯矩 Fy=0 FQ2 FPFBy=0 FQ2=FPFBy =100125 =25kN(正剪力正剪力)M2=0 M2 FPa=0 M2=FP a =1001.5 =150KNm(负弯矩负弯矩)十堰职业技术学院十堰职业技术学院M=75kNmFP=100kN1.5m1.5m1.5m11223344ABCFByFAyM4FQ4FByFByM3FQ3M(4)求)求3-3截面的剪力和弯矩截面的剪力和弯矩 Fy=0 FQ3FBy=0 FQ3=FBy=25kN (正剪力正剪力)M3=0 M3MFBya=0 M3=MFBya =75251.5 =112.5kN
13、m (负弯矩负弯矩)(5)求)求4-4截面的剪力和弯矩截面的剪力和弯矩 Fy=0FQ4FBy=0 FQ4=FBy=25kN (正剪力正剪力)M4=0M4 FBya=0 M4=FBya=251.5=37.5kNm (负弯矩负弯矩)十堰职业技术学院十堰职业技术学院总结与提示总结与提示 截面法是求内力的基本方法。截面法是求内力的基本方法。(1)用截面法求梁的内力时,可取截面任一侧研究,但用截面法求梁的内力时,可取截面任一侧研究,但为了简化计算,通常取外力比较少的一侧来研究。为了简化计算,通常取外力比较少的一侧来研究。(2)作所取隔离体的受力图时,在切开的截面上,未知作所取隔离体的受力图时,在切开的截
14、面上,未知的剪力和弯矩通常均按正方向假定。的剪力和弯矩通常均按正方向假定。(3)在列梁段的静力平衡方程时,要把剪力、弯矩当作在列梁段的静力平衡方程时,要把剪力、弯矩当作隔离体上的外力来看待,因此,平衡方程中剪力、弯矩的隔离体上的外力来看待,因此,平衡方程中剪力、弯矩的正负号应按静力计算的习惯而定,不要与剪力、弯矩本身正负号应按静力计算的习惯而定,不要与剪力、弯矩本身的正、负号相混淆。的正、负号相混淆。十堰职业技术学院十堰职业技术学院(4)(4)直接用外力计算截面上的剪力和弯矩直接用外力计算截面上的剪力和弯矩直接用外力计算截面上的剪力和弯矩直接用外力计算截面上的剪力和弯矩 1)1)求剪力的规律求
15、剪力的规律 梁内任一截面上的剪力梁内任一截面上的剪力F FQ Q,在数值上等于该截面一侧(左,在数值上等于该截面一侧(左侧或右侧)所有外力在平行于剪力方向投影的代数和。侧或右侧)所有外力在平行于剪力方向投影的代数和。FQ=F L 或或 FQ=F R 对外力取正、负号的方法是:取对外力取正、负号的方法是:取左段左段梁研究时,作用在该梁研究时,作用在该段梁上所有段梁上所有向上的外力会在截面上产生正剪力向上的外力会在截面上产生正剪力,而所有向下,而所有向下的外力会在截面上产生负剪力;取的外力会在截面上产生负剪力;取右段右段梁研究时,作用在该梁研究时,作用在该段梁上所有段梁上所有向下的外力会在截面上产
16、生正剪力向下的外力会在截面上产生正剪力,而所有向上,而所有向上的外力会在该截面上产生负剪力,的外力会在该截面上产生负剪力,即:即:左上右下正,反之负左上右下正,反之负。作用在梁上的力偶对剪力没有影响。作用在梁上的力偶对剪力没有影响。十堰职业技术学院十堰职业技术学院 2)求弯矩的规律求弯矩的规律 梁内任一截面上的弯矩梁内任一截面上的弯矩M,等于该截面一侧(左侧或右,等于该截面一侧(左侧或右侧)所有外力对该截面形心的力矩的代数和。侧)所有外力对该截面形心的力矩的代数和。M=MC(FL)或或 M=MC(FR)对外力矩取正、负号的方法是:取对外力矩取正、负号的方法是:取左段左段梁研究时,作用梁研究时,
17、作用在该梁段上的在该梁段上的外力(包括外力偶)对截面形心的力矩为顺时外力(包括外力偶)对截面形心的力矩为顺时针时,在截面上产生正弯矩,针时,在截面上产生正弯矩,为逆时针时在截面上产生负弯为逆时针时在截面上产生负弯矩;取矩;取右段右段梁研究时,作用在该梁段上的梁研究时,作用在该梁段上的外力(包括外力偶)外力(包括外力偶)对截面形心的力矩为逆时针时,在截面上产生正弯矩,对截面形心的力矩为逆时针时,在截面上产生正弯矩,为顺为顺时针时在截面上产生负弯矩。时针时在截面上产生负弯矩。即:即:左顺右逆正,反之负。左顺右逆正,反之负。十堰职业技术学院十堰职业技术学院 例例7-3 直接用规律求简支梁指定截面上的
18、剪力和弯矩。直接用规律求简支梁指定截面上的剪力和弯矩。解解(1)求支座反力)求支座反力 MB=0 FAy4 8221=0 FAy=1kN()MA=0 FBy48223=0 FB y=5kN()2m2m221133ABM=8kNmq=2kN/m1mFAyFBy十堰职业技术学院十堰职业技术学院(2)求求1-1截面上的剪力和弯矩截面上的剪力和弯矩 取取1-1截面的左侧研究截面的左侧研究2m2m221133ABM=8kNmq=2kN/m1mFQ1=FAy=1kNM1=8kNm (3)求求2-2截面上的剪力和弯矩。截面上的剪力和弯矩。FQ2=q2FBy=225=1kN M2=q21FBy2=22152=
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