材料力学第2章讲解.ppt

广播电视塔 刚架结构强度设计: 内力分析 厂房刚架结构 竣工后的厂房 钢结构厂房 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 北京奥运主会场 主设计师-德梅隆(瑞士) 钢结构是世界上独一无二 钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，结构相当复杂， 工程总造价22.67亿元 北京新的旅游亮点 轻型钢结构特点：　　　　　　　　　　　　　　　　　 钢材强度高, 安全可靠; 抗震性好; 大跨距，空间使用率高; 工业化程度高，降低造价; 结构造型美观 刚架:由两个或两个以上的杆件组成的结构, 在连接处采用刚性连接的结构. P 精确的定义 特点:连接处采用刚性连接,连接 处夹角保持不变. P 变形前直角, 变形后依然是直角. B’ C’ 例:左图平面刚架的 组成—横梁、立柱 与刚节点。 立柱 刚节点 横梁 ? 内力图 平面刚架 各杆件在平面内 受力和变形 在同一平面 平面刚架画内力图（目标） 平面刚架的内力形式:哪些内力? 研究: 平面刚架的内力符号? 控制面法画图 ------------请看下面例题 平面刚架 立柱 刚节点 横梁 ? 内力图 内力符号? 原规定是否成立? 立柱:根据受力变形的特点 (是否为基本形式)? 轴力, 剪力,弯矩 轴力变形和弯曲变形 平面刚架的内力形式: 刚架内力正负号 刚架：杆件由多根不同方位的 杆件构成，观察者视角的不同可能 影响观察结果 有必要研究一下原来杆件内力正负号的适用性 观察者1: 横梁在上方 观察者2: 横梁在下方 无关 FQ FQ 有关 无关 FN FN ? 考察内力分量的正负号与观察者位置的关系： 刚架内力正负号 轴力、剪力正负号刚架分析中的规定同前面的 杆件内力正负号规定. 轴力: 拉正, 压负 剪力: 使截开段顺时针转动者为正, 反之为负. 刚架各杆件的内力的正负号规定 M: 不规定正负 但在画弯矩图时另有规定 原规定失效 弯矩的正负号 M M 取微段 实际弯矩方向 判断受拉侧 画在受拉侧 dx 画弯矩图时的规定: 按M的实际方向画在受拉一侧 A C 上下侧？ 以水平杆C点为例 M画图时按变形的实际效果确定, 这个标准不随观察者视角变化. dx A C 标在杆的左右侧？ 判断A点弯矩如何标? 画刚架内力图的要点 (1)找到控制面,分别确定控制面的内力(轴力、剪力、弯矩)； (2)分别画出轴力、剪力、弯矩图：注意无需建立内力坐标系； (3) 弯矩的数值标在受拉边（M不再考虑正负号）; (4)轴力、剪力画在杆件的任一侧均可， 但需标出正负号； *(5) 验证结果正确性:注意刚节点处的平衡 关系。 立柱 刚节点 横梁 ? 内力图 关注刚节点的平衡 B A C 节点处的平衡关系 ? 内力图 FN FN FQ FQ M M FN FQ FN FQ M M 刚架内力图 B N FN qa/2 qa/2 N FN FN Q FQ Q qa qa/2 FQ FQ M M qa/2 qa/2 qa2/2 qa2/2 qa2/2 qa2/2 FN FQ qa2/2 qa2/2 例题四 ? 内力图 危险点?如何检验内力图正确性? ? 结论与讨论 第6章 杆件的内力分析 特例(q=0) 讨论和归纳:梁在几种载荷下的剪力图和弯矩图的特征 FQ M FQ ? 结论与讨论 确定控 制面上剪力 和弯矩有几 种方法？怎 样确定弯矩 图上极值点 处的弯矩数 值？ ? ? ? 结论与讨论 通过平衡微分方程的积分确定弯矩图上极值点处的弯矩数值。 a a f f (两控制面) 积分关系法 在a,f截面之间, FQ(x)与x轴围成图形的面积(两截面间剪力图形面积) x=xa, x=xb, FQ(x),x轴围成图形的面积 更一般的结果, A、B为相邻控制面内任意两截面; 如两截面坐标值: 截面弯矩差等于两截面间剪力图形面积. ? 一个重要概念:控制面 ? 三个微分方程（剪力、弯矩和载荷集度关系） ?弹性体平衡原理 重点内容 ? 结论与讨论 ? 结论与讨论 重点内容 内力的正负号规定(轴力、剪力、弯矩、扭矩） 梁的内力图 目标: 剪力图(3-5min),弯矩图: (5-8min) ? 结论与讨论 力系简化方法应用于确定控制面上剪力和弯矩 FP a a FQ= FP M= FP a M= FP a