第五彎曲內(nèi)力PPT課件

1、火車的輪軸：火車的輪軸：FFFF第1頁/共44頁樓房的橫梁：樓房的橫梁：陽臺的挑梁：陽臺的挑梁：第2頁/共44頁二、彎曲的概念：二、彎曲的概念：受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)作用于桿件上的作用于桿件上的外力外力都都垂直垂直于桿的于桿的軸線軸線。變形特點(diǎn)變形特點(diǎn)桿軸線由桿軸線由直線直線變?yōu)橐粭l平面的變?yōu)橐粭l平面的曲線曲線。 主要產(chǎn)生彎曲變形的桿主要產(chǎn)生彎曲變形的桿- - 梁梁。三、平面彎曲的概念：三、平面彎曲的概念：qPMARBN第3頁/共44頁受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)作用于桿件上的外力都垂直于桿的軸線，且都在作用于桿件上的外力都垂直于桿的軸線，且都在 梁的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)（通過或平行形心主軸上且過梁的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)（

2、通過或平行形心主軸上且過 彎曲中心）彎曲中心）。變形特點(diǎn)變形特點(diǎn)桿的軸線在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)由直線變?yōu)橐粭l平桿的軸線在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)由直線變?yōu)橐粭l平 面曲線。面曲線?？v向?qū)ΨQ面縱向?qū)ΨQ面MF1F2q平面彎曲第4頁/共44頁5-2 5-2 靜定梁的分類（三種基本形式）靜定梁的分類（三種基本形式）M 集中力偶q(x) 分布力1 1、懸臂梁：、懸臂梁：2 2、簡支梁：、簡支梁：3 3、外伸梁：、外伸梁： 集中力Fq 均布力LLLL（L稱為梁的跨長）稱為梁的跨長）第5頁/共44頁一、彎曲內(nèi)力的確定（截面法）：一、彎曲內(nèi)力的確定（截面法）：例例已知：如圖，已知：如圖，F(xiàn)，a，l。 求：距求：距A端端 x

3、 處截面上內(nèi)力。處截面上內(nèi)力。FAYFAXFBYFABFalAB解：解：求外力（支座反力）求外力（支座反力）0 , 0AXFXFAX =0 以后可省略不求以后可省略不求0 , 0FalFmBYA0F , 0BYAYFFYlalFlFaFAYBY)(F ,5-3 5-3 剪力方程與彎矩方程剪力方程與彎矩方程第6頁/共44頁ABFFAYFAXFBYmmx求內(nèi)力求內(nèi)力FsMMFs 彎曲構(gòu)件內(nèi)力：彎曲構(gòu)件內(nèi)力：剪力，剪力，彎矩。彎矩。FAYACFBYFClalFFFAY)( s , 0Y. 0sAYFFxlalFxFMAY)( , 0Cm. 0 xFMAY研究對象：研究對象：m - m 截面的左段：截

4、面的左段：若研究對象取若研究對象取m - m 截面的右段：截面的右段： , 0Y. 0BYsFFF , 0Cm. 0)()(MxaFxlFBY,)(lalFFsxlalFM)( sFM第7頁/共44頁ABFFAYFAXFBYmmxFsMMFs1. 彎矩：彎矩：M 構(gòu)件受彎時(shí)，橫截面上構(gòu)件受彎時(shí)，橫截面上存在垂直于截面的內(nèi)力偶矩存在垂直于截面的內(nèi)力偶矩（彎矩）。（彎矩）。AFAYCFBYFC2. 剪力：剪力： Fs 構(gòu)件受彎時(shí)，橫截面上存在構(gòu)件受彎時(shí)，橫截面上存在平行于截面的內(nèi)力（剪力）。平行于截面的內(nèi)力（剪力）。第8頁/共44頁二、彎曲內(nèi)力的正負(fù)號規(guī)定二、彎曲內(nèi)力的正負(fù)號規(guī)定: : 剪力Fs

5、: : 彎矩M：Fs(+)Fs(+)Fs()Fs()M(+)M(+)M()M()第9頁/共44頁1.2kN/m0.8kNAB1.5m 1.5m3m2m1.5m1122 例例 ：梁梁1-11-1、2-22-2截面處的內(nèi)力。截面處的內(nèi)力。解解：（：（1）確定支座反力）確定支座反力RARB032 . 18 . 0, 0BARRY)(9 . 2),(5 . 1kNRkNRBA8 . 01AsRF(2) 1(2) 1-1-1截面左段右側(cè)截面截面左段右側(cè)截面：065 . 48 . 05 . 132 . 1, 0ABRM5 . 08 . 021ARM8 . 05 . 1)(7 . 0kN5 . 08 . 0

6、25 . 1)(6 . 2mkN 2 2-2-2截面右段左側(cè)截面：截面右段左側(cè)截面：9 . 25 . 12 . 12sF)( 1 . 1kN75. 05 . 12 . 15 . 12BRM75. 05 . 12 . 15 . 19 . 2)(0 . 3mkNRA1sF1M8 . 02sF2MBRq第10頁/共44頁三、剪力方程、彎矩方程三、剪力方程、彎矩方程： 注意注意： 不能用一個(gè)函數(shù)表不能用一個(gè)函數(shù)表達(dá)的要分段，分段點(diǎn)為：達(dá)的要分段，分段點(diǎn)為：集中力集中力作用點(diǎn)、集中力偶作用點(diǎn)、分布作用點(diǎn)、集中力偶作用點(diǎn)、分布力的起點(diǎn)、終點(diǎn)。力的起點(diǎn)、終點(diǎn)。)(SSxFF 剪力方程剪力方程)(xMM 彎矩

7、方程彎矩方程反映梁的橫截面上的剪力和彎反映梁的橫截面上的剪力和彎矩隨截面位置變化的函數(shù)式矩隨截面位置變化的函數(shù)式 顯示剪力和彎矩隨截面位移的顯示剪力和彎矩隨截面位移的變化規(guī)律的圖形則分別稱為變化規(guī)律的圖形則分別稱為剪力剪力圖圖和和彎矩圖彎矩圖。LqAB,)(qxxFs,21)(2qxxM)0(lx )0(lx xsFx( (- -) )Mxql25 . 0 ql第11頁/共44頁F(x)xFFFxFAYs)(解：求支反力)( )(LxFMxFxMAAY寫出內(nèi)力方程FL MFFAAY ; 根據(jù)方程畫內(nèi)力圖 例 列出梁內(nèi)力方程并畫出內(nèi)力圖。FAB)0(lx )0(lx FAYMALxxM(x)FL

8、注意：彎矩圖中正的彎矩值注意：彎矩圖中正的彎矩值繪在繪在x x軸的下方軸的下方( (即彎矩值繪即彎矩值繪在彎曲時(shí)梁的受拉側(cè)在彎曲時(shí)梁的受拉側(cè)) )。第12頁/共44頁例例 圖示簡支梁受集度為圖示簡支梁受集度為q的滿布荷載作用。試作梁的剪力圖的滿布荷載作用。試作梁的剪力圖 和彎矩圖。和彎矩圖。解：解：1 1、求支反力、求支反力2qlFFBA2 2、列剪力方程和彎矩方程、列剪力方程和彎矩方程 qxqlqxFxFA2S 2222qxqlxxqxxFxMAxFBFAFAM(x)FS(x)xAqBlAq第13頁/共44頁ql 2FS ql28l/2M 3 3、作剪力圖和彎矩圖、作剪力圖和彎矩圖2max,

9、SqlF82maxqlM 222qxqlxxM qxqlxF2SBlAq* 載荷對稱、結(jié)構(gòu)對稱則剪力圖反對稱，彎矩圖對稱* 剪力為零的截面彎矩有極值。第14頁/共44頁例例 圖示簡支梁受集中荷載圖示簡支梁受集中荷載F作用。試作梁的剪力圖作用。試作梁的剪力圖和彎矩圖和彎矩圖。解：解：1、求支反力求支反力lFbFAlFaFB2 2、列剪力方程和彎矩方程、列剪力方程和彎矩方程 需分兩段列出需分兩段列出BFBFAxlAF abC第15頁/共44頁AC段段CB段段 lxalFaFxFBS axlFbxF0S lxaxllFaxlFxMB)( axxlFbxM0FAxAM(x)FS(x)FBBFS(x)M

10、(x)BFBFAxlAF abC第16頁/共44頁3 3、作剪力圖和彎矩圖、作剪力圖和彎矩圖xllFaxM)(2 lFbxFS1 xlFbxM1 lFaxFS2FS FblxFblMxFablBFBFAxlAF abC第17頁/共44頁FS FblxFblMxFabl為極大值。為極大值。時(shí)，時(shí)，42/maxFlMlba* 在 集中力F 作用處，剪力圖有突變，突變值為集中力的大小；彎矩圖有轉(zhuǎn)折xlAF abC第18頁/共44頁例例 圖示簡支梁在圖示簡支梁在C點(diǎn)受矩為點(diǎn)受矩為Me 的集中力偶作用。試的集中力偶作用。試作梁的剪力圖和彎矩圖。作梁的剪力圖和彎矩圖。解解: : 1、求支反力、求支反力 l

11、MFAe lMFBe 0AM0elFMAMe FA FBBlACab第19頁/共44頁2、 列剪力方程和彎矩方程列剪力方程和彎矩方程剪力方程無需分段：剪力方程無需分段： lxlMFxFA0eS彎矩方程彎矩方程兩段：兩段：AC段：段：CB段：段： xlMxFxMAe xllMMxFxMAeelxaax 0FA FBxAFAM(x)FS(x)xFBBFS(x)M(x)BlACab第20頁/共44頁3、作剪力圖和彎矩圖、作剪力圖和彎矩圖ba時(shí)時(shí)lbMMemax lMxFeS發(fā)生在發(fā)生在C截面右側(cè)截面右側(cè)FslxMe lMxMealMeb* 集中力偶作用點(diǎn)處剪力圖無影響，彎矩圖有突變，突變值的大小等于

12、集中力偶的大小。BlACab xlMxMe xllMxMelxaax 0第21頁/共44頁解解：1、支反力2、寫出內(nèi)力方程),(2)(:1kNFxFACAYs1kN/m2kNABC D1m1m2mx1x3x2FAYFBY)( 2);( 20432121, 00212, 0kNFkNFFMFFYBYAYAYBBYAY 例例 畫出梁的內(nèi)力圖。),.(2)(111mkNxxFxMAY, 0222)(:2AYsFxFCD,21)(:333xxFxFBCBYs),.(2) 1(2)(222mkNxxFxMAY,2221)(2333333xxxxxFxMBY第22頁/共44頁3、根據(jù)方程畫內(nèi)力圖1kN/m

13、2kNABC DFAYFBYxFs(x)x2kN2kN)20(22)()20(2)(:)21 (2)()21 (0)(:) 10(2)() 10(, 2)(:32333333222211111xxxxMxxxFBCxxMxxFCDxxxMxxFACsss，2kN.m2kN.mM(x)第23頁/共44頁5-4 5-4 剪力、彎矩與分布荷載間的關(guān)系及應(yīng)用剪力、彎矩與分布荷載間的關(guān)系及應(yīng)用一、一、 剪力、彎矩與分布荷載間的關(guān)系剪力、彎矩與分布荷載間的關(guān)系1 1、支反力：、支反力：2qlFFBYAYLqFAyFBy2 2、內(nèi)力方程、內(nèi)力方程qxqlxFs21)()0(lx 22121)(qxqlxxM

14、)0(lx 3 3、討論如下、討論如下qxqldxxdM21)(qdxxdFs)(x),(xFs)(xqsFMARA第24頁/共44頁對dx 段進(jìn)行平衡分析，有：0)(d)(d)()(0 xFxFxxqxFYsss)(dd)(sxFxxqdxxq(x)q(x)M(x)+d M(x)Fs(x)+dFs (x)Fs(x)M(x)dxAy xqxxFdds 剪力圖上某點(diǎn)處的切線剪力圖上某點(diǎn)處的切線斜率等于該點(diǎn)處荷載集度的大斜率等于該點(diǎn)處荷載集度的大小。小。 第25頁/共44頁q(x)M(x)+d M(x)Fs(x)M(x)dxAy, 0)(iAFm)(d)(dxFxxMs 彎矩圖上某點(diǎn)處的切彎矩圖上

15、某點(diǎn)處的切線斜率等于該點(diǎn)處剪力的線斜率等于該點(diǎn)處剪力的大小。大小。)(d)(d22xqxxM0)(d(21)()d(-)(d)(2xxqxMxxFxMxMsFs(x)+dFs (x) xqxxFdds)(d)(dxFxxMs)(d)(d22xqxxMq、Fs和和M三者三者的微分關(guān)系的微分關(guān)系第26頁/共44頁二、微分關(guān)系的應(yīng)用二、微分關(guān)系的應(yīng)用-作作Fs 圖和圖和 M 圖（用于定形）圖（用于定形）2 2、分布力、分布力q(x) = = 常數(shù)時(shí)常數(shù)時(shí)1 1、分布力、分布力q(x)=0)=0時(shí)時(shí) （無分布載荷）（無分布載荷）Fs 圖：圖：M圖：圖： CxFxqxxFs)(0ddsDCxxMCxFx

16、xMs)()(d)(d CqxxFqxqxxFs)(ddsDCxqxxMCqxxFxxMs221)()(d)(d xqxxFdds)(d)(dxFxxMs)(d)(d22xqxxM 剪力圖為一條水平線； 彎矩圖為一條斜直線。剪力圖為一條斜直線； 彎矩圖為一條二次曲線。第27頁/共44頁（1 1）當(dāng)分布力的方向向上時(shí)）當(dāng)分布力的方向向上時(shí), 0q剪力圖為剪力圖為斜向上斜向上的斜直線；的斜直線； 彎矩圖為彎矩圖為上凸上凸的二次曲線。的二次曲線。 CqxxFqxqxxFs)(ddsDCxqxxMCqxxFxxMs221)()(d)(d（2 2）當(dāng)分布力的方向向下時(shí)）當(dāng)分布力的方向向下時(shí)Fs圖：圖：M

17、圖：圖：M(x), 0q剪力圖為剪力圖為斜向下斜向下的斜直線；的斜直線； 彎矩圖為彎矩圖為下凸下凸的二次曲線。的二次曲線。Fs圖：圖：M圖：圖：M(x)第28頁/共44頁控制點(diǎn): :端點(diǎn)、分段點(diǎn)（外力變化點(diǎn)）和駐點(diǎn)（極值點(diǎn)）等。三、簡易法作內(nèi)力圖：三、簡易法作內(nèi)力圖： 利用微分關(guān)系定形，利用特殊點(diǎn)的內(nèi)力值來定值利用微分關(guān)系定形，利用特殊點(diǎn)的內(nèi)力值來定值 利用積分關(guān)系定值利用積分關(guān)系定值 基本步驟： 1、確定梁上所有外力（求支座反力）； 2、分段 3、利用微分規(guī)律判斷梁各段內(nèi)力圖的形狀； 4、確定控制點(diǎn)內(nèi)力的數(shù)值大小及正負(fù)； 5、畫內(nèi)力圖。第29頁/共44頁利用剪力、彎矩與分布荷載間積分關(guān)系定值

18、 212121)()()()()(dd1s2ssssxxxxQQdxxqFFdxxqxdFdxxqxdFxqxxF 212121)()()()()(dd12xxsxxsMMssdxxFMMdxxFxdMdxxFxdMxFxxM 梁上任意兩截面的剪力梁上任意兩截面的剪力差等于兩截面間載荷圖所包差等于兩截面間載荷圖所包圍的面積圍的面積 梁上任意兩截面的彎矩梁上任意兩截面的彎矩差等于兩截面間剪力圖所包差等于兩截面間剪力圖所包圍的面積圍的面積積分關(guān)系: : 例 用簡易作圖法畫下列各圖示梁的內(nèi)力圖。第30頁/共44頁左端點(diǎn)：剪力圖有突變，突變值左端點(diǎn)：剪力圖有突變，突變值 等于集中力的大小。等于集中力的

19、大小。右端點(diǎn)：彎矩圖有突變，突變值等于集中力偶的大小。右端點(diǎn)：彎矩圖有突變，突變值等于集中力偶的大小。qaxaaqaq解解：1、確定支反力（可省略）、確定支反力（可省略）AB：BC：2、畫內(nèi)力圖、畫內(nèi)力圖Fym223; 0qamFYABCsFxsFsF, ,0qaqaFcs,qaFAs右右；, 0qq 0,；M,2qaMB, 0AM;5 . 12qaMC,qaFBsMqa2(Fs 0, 所以所以Fs圖向正方向斜圖向正方向斜)( 積分關(guān)系積分關(guān)系FsB=FsA+0)MC= MB+(-1/2qa a)= qa2 1/2 qa2MB= MA+(-qa a)=0-qa2 )M;5 . 12qa第31頁

20、/共44頁例例畫組合梁的剪力與彎矩圖畫組合梁的剪力與彎矩圖組合梁組合梁, ,需拆開需拆開, ,以分析梁的受力以分析梁的受力2FFFCyAy 23FFDy 23FaMD 1. 受力分析受力分析第32頁/共44頁特點(diǎn)特點(diǎn)：鉸鏈傳力不傳力偶矩，：鉸鏈傳力不傳力偶矩，與鉸相連與鉸相連的兩橫截面上的兩橫截面上, M = 0 , FS 不一定為零不一定為零2. 畫畫 FS 圖圖水平直線水平直線3. 畫畫 M 圖圖直線直線23maxSFF 23maxFaM MFa/2-Fa/23Fa/2第33頁/共44頁四、平面剛架和曲桿的內(nèi)力圖四、平面剛架和曲桿的內(nèi)力圖平面剛架：平面剛架：軸線由同一平面折線組成的剛架。軸

21、線由同一平面折線組成的剛架。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：剛架各桿橫截面上的內(nèi)力有：剛架各桿橫截面上的內(nèi)力有：Fs、M、FN。1、剛架剛架用剛性接頭連接的桿系結(jié)構(gòu)用剛性接頭連接的桿系結(jié)構(gòu)剛性接頭的特點(diǎn)剛性接頭的特點(diǎn)： 約束約束限制相連桿端截面間的相對線位移與角位移限制相連桿端截面間的相對線位移與角位移 受力受力既可傳力，也可傳遞力偶矩既可傳力，也可傳遞力偶矩第34頁/共44頁2、平面剛架內(nèi)力圖規(guī)定、平面剛架內(nèi)力圖規(guī)定： 彎矩圖彎矩圖：畫在各桿的受：畫在各桿的受拉拉一側(cè)，不注明正、負(fù)號。一側(cè)，不注明正、負(fù)號。 剪力圖及軸力圖剪力圖及軸力圖：可畫在剛架軸線的任一側(cè)，但須注明：可畫在剛架軸線的任一側(cè)，但須注明 正、

22、負(fù)號。正、負(fù)號。3、平面曲桿：、平面曲桿：軸線為一條平面曲線的桿件軸線為一條平面曲線的桿件。 4、平面曲桿內(nèi)力圖規(guī)定：、平面曲桿內(nèi)力圖規(guī)定： 彎矩圖彎矩圖：使軸線曲率增加的彎矩規(guī)定為正值；反之為負(fù)值。使軸線曲率增加的彎矩規(guī)定為正值；反之為負(fù)值。 要求畫在曲桿軸線的法線方向，且在曲桿受要求畫在曲桿軸線的法線方向，且在曲桿受拉拉的一側(cè)。的一側(cè)。 剪力圖及軸力圖剪力圖及軸力圖：與平面剛架相同。：與平面剛架相同。第35頁/共44頁內(nèi)力分析內(nèi)力分析1. 外力分析外力分析 0 , 0 , 0 yAxFMF /2 ,qaFFqaFAyCyAx 2. 建立內(nèi)力方程建立內(nèi)力方程BC 段：段： ,2S1qaF A

23、B 段：段： ,2S2qxF 2N2qaF 112xqaM 22222xqaqaM 第36頁/共44頁3. 畫內(nèi)力圖畫內(nèi)力圖2S2S1 ,2qxFqaF 2 , 0N2N1qaFF 2221122 ,2xqaqaMxqaM 彎矩圖畫法：與彎矩對應(yīng)的點(diǎn)，畫在所在橫截面彎曲時(shí)受拉一側(cè)彎矩圖特點(diǎn)：如剛性接頭處無外力偶，則彎矩連續(xù)圖圖M22qa第37頁/共44頁曲桿未受力時(shí)，軸線即為曲線的桿件未受力時(shí)，軸線即為曲線的桿件曲桿內(nèi)力曲桿內(nèi)力 sinSFF cosNFF )cos(1 FRMM使桿微段愈彎的彎矩為正使桿微段愈彎的彎矩為正FS，F(xiàn)N正負(fù)符號規(guī)定同前正負(fù)符號規(guī)定同前 三內(nèi)力分量三內(nèi)力分量 符號規(guī)定符號規(guī)定