剪力圖和彎矩圖1(基礎).doc

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1、剪力圖和彎矩圖一、剪力、彎矩方程與剪力、彎矩圖山以上分析可知,一?般剪力和彎矩是隨著截面的位置不同而變化。如取梁的軸線為兀軸,以坐標X表示橫截面的位置,則剪力和彎矩可表示為X的函數(shù),EP9上述關系式表達了剪力和彎矩沿軸線變化的規(guī)律,分別稱為梁的剪力方程和彎矩方程°為了清楚地農(nóng)明剪力和彎矩沿梁軸線變化的大小和正負,把剪力方程或彎矩方程用圖線衣示,稱為剪力圖或彎矩圖。作圖時按選定的比例,以橫截面沿軸線的位置為橫坐標,以表示各截面的剪力或彎矩為縱坐標,按方程作圖。例8-3圖8-12(a)所示的簡支梁為齒輪傳動軸的計算簡圖,

2、試列出它的剪力方程和彎矩方程,并作剪力圖和彎矩圖。解(1)計算梁的支反力取整個梁人〃為研究対象。山平衡條件:工M")=0和工M")=0,得口FbrFaFa=—Fb=~TXMniMiLLfJHIi(2)列出剪力方程和彎矩方程以梁的左端A為坐標原點,選取坐標系如圖8-12(a)所示。集中力尸作用于C點,梁在AC和CB兩段內(nèi)的剪力和彎矩不能用同一方程來農(nóng)示,應分段考慮。設務段任意截而的剪力和彎矩均以截面之左的外力表示,則得圖8-12(a)AC段(1)M(x)=Fax=—x(2)BC段Fq(x)=Fa-F=-^a

3、兀)=Fa兀一F(兀一a)=(于-F)x+Fa=-^~(l-x)⑷(3)按方程分段作圖山式(1)與式(3)可知,AC段和段的剪力均為常數(shù),所以剪力圖是平行于x軸的直線。4C段的剪力為止,故剪力圖在x軸上方;段剪力為負,故剪力圖在*軸之下,如圖8-12(b)所示。山式(2)與式(4)可知,彎矩都是兀的一次方程,所以彎矩圖是兩段斜直線。根據(jù)式(2)、(4)確定三點x=()M(兀)=09x=lM(x)=O9山這三點分別作出AC段與段的彎矩圖,如圖872(c)。例8-4簡支梁人3受集度為$的均布載荷作用,如圖8-13(a)所

4、示,作此梁的剪力圖和彎矩圖。(c)?mxy圖8-13解(1)求支反力山載荷及支反力的對稱性可知兩個支反力相等,即(2)列出剪力方程和彎矩方程以梁左端A為坐標原點,點為*的任意橫截而上的剪力和彎矩分別為選収坐標系如圖所示。跖原ql0<兀</(1)M(x)=FAx-qx^=^-x-^qx2(3)作剪力圖和彎矩圖山式(1)可知,剪力圖是一條斜直線,確定其上兩點后即可繪出此梁的剪力圖(圖8-13b)。山式(2)可知,彎矩圖為二次拋物線,要多確定曲線上的兒點,才能畫出這條曲線。例如X0//41/23//41M(x)03qP"3

5、2-ql?83ql2~32~0通過這幾點作梁的彎矩圖,如圖8-13(c)所示。F上山剪力圖和彎矩圖可以看出,在兩個支座內(nèi)側的橫截而上剪力為最大值:°max2。M=—c[l~f—n在梁跨度中點橫截面上彎矩最大’8,而在此截面上剪力尸Q-u。例8-5圖8-14所示簡支梁,跨度為/,在°截面受一集中力偶加作用。試列出梁的剪力方程倫00和彎矩方程MO),并繪出梁的剪力圖和彎矩圖。(a)(b)(c)ywma^rrffT$T[Himsmb圖8-14解(1)求支反力曲靜力平衡方程工嘰(力=0,工嘰⑴=0得Fa=Fb*(2)列剪力方

6、程和彎矩方程山于集中力加作用在C處,全梁內(nèi)力不能用一個方程來表示,故以°為界,分兩段列出內(nèi)力方程AC段FQM=FA=-0<*Wa(1)M(x)=FAx=yX0W*Vd(2)眈段①(力=耳=

7、dW兀V/⑶mM(x)=FAx-m=—x—maWxwI(4)(3)畫剪力圖和彎矩圖山式(1)、(3)畫出剪力圖,見圖8-14(b);山式(2)(4)畫出彎矩圖,見圖8-14(c)。二、彎矩、剪力與分布載荷集度之間的微分關系d.yq(x)在例8-4中,若將必(兀)的表達式對兀収導數(shù),就得到剪力心(兀)。若再將心°°的衣達式對工収導數(shù)

8、,則得到載荷集度彳。這里所得到的結果,并不是偶然的。實際上,在載荷集度、剪力和彎矩之間存在著普遍的微分關系?,F(xiàn)從一般情況出發(fā)加以論證。°kq=q(x)—dxF^(x)■(M(x)(a)(b)圖8-15設圖8-15(a)所示簡支梁,受載荷作用,其中有載荷集度為9(x)的分布載荷。9(x)是兀的連續(xù)函數(shù),規(guī)定向上為止,選取坐標系如圖所示。若用坐標為兀和尤+血的兩個相鄰橫截面,從梁中取出長為山的一段來研究,山于故是微量,微段上的載荷集度9。)可視為均布載荷,見圖8-15(b)o設坐標為尤的橫截面上的內(nèi)力為①(X)和”(兀)

9、,在坐標為x+血的橫截面上的內(nèi)力為FQ(Q+dF°(x)和M(x)+dM(兀)。假設這些內(nèi)力均為正值,且在d「微段內(nèi)沒有集中力和集中力偶。微段梁在上述各力作用下處于平衡。根據(jù)平衡條件工竹二。,得Fq(x)-[Fq(兀)+(Fq(x)]+?(x)dY=0山此導出設坐標為x+心截面與梁軸線交點為C,帆(x)山工%=0,得(8-1)drM(x)+d

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