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剪力图和弯矩图4(例题).


一、根据内力方程作内力图
剪力方程——表示横截面上剪力FQ随横截面位置x而变化的函数关系; 弯矩方程——表示横截面上弯矩M随横截面位置x而变化的函数关系。 例题1 图所示,悬臂梁受集中力F作用,试作此 梁的剪力图和弯矩图 解: 1.列剪力方程和弯矩方程
FQ ( x) F
M ( x) Fx
(0<x<l ) (0≤x<l)
2.作剪力图和弯矩图 由剪力图和弯矩图可知:
FQ M
max max
F Fl
例题2 简支梁受均布荷载作用,如图示,作此梁的剪力图和弯矩图。
解:1.求约束反力 由对称关系,可得:
1 FAy FBy ql 2
2.列剪力方程和弯矩方程
FQ ( x) FAy qx 1 ql qx 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.弯矩图与荷载的关系 (1)在均布荷载作用的区段,M图为抛物线。
d 2 M ( x) (2)当q(x)朝下时, 2 q( x) 0 M图为上凹下凸。 dx 2 d M ( x) 当q(x)朝上时, dx2 q( x) 0 M图为上凸下凹。
(3) 在集中力作用处,M图发生转折。如果集中力向下,则M 图向下转折;反之,则向上转折。 (4) 在集中力偶作用处,M图产生突变,顺时针方向的集中力偶 使突变方向由上而下;反之,由下向上。突变的数值等于该集 中力偶矩的大小。 3. 弯矩图与剪力图的关系 (1)任一截面处弯矩图切线的斜率等于该截面上的剪力。 (2) 当FQ图为斜直线时,对应梁段的M图为二次抛物线。当FQ 图为平行于x轴的直线时,M图为斜直线。 (3) 剪力等于零的截面上弯矩具有极值;反之,弯矩具有 极值的截面上,剪力不,一定等于零。左右剪力有不同正、 负号的截面,弯矩也具有极值。
例题5 简支梁如图所示,试用荷载集度、剪力和弯矩间的微分 关系作此梁的剪力图和弯矩图。 解: 1. 求约束反力
FAy 15kN, FBy 15kN
2. 画FQ图 各控制点处的FQ值如下: FQA右=FQC左=15kN FQC右=FQD=15 kN -10kN=5kN FQD=5kN F QB左=-15kN 3. 画M图 MA = 0, MC =15kN×2m=30 kN.m MD = 15kN×4m- 10kN×2m=40kN.m MD右= 15kN×4m- 5kN×4m×2m=20 kN.m MB=0
(a<x<l) (0≤x≤l)
3.作剪力图和弯矩图
Q图
经分析可得出:剪力、弯矩 随荷载变化的规律 无 荷 载 区 段:剪力图水平 线;弯矩图斜直线(剪力为 正斜向下,倾斜量等于此段 剪力图面积)。 集中荷载作用点:剪力图有 突变(突变方向与荷载方向 相同,突变量等于荷载的大 小);弯矩图有尖点(尖点 方向与荷载方向相同)。
二、根据内力图规律做图
1.剪力图与荷载的关系
(1)在均布荷载作用段, FQ图是斜直线,倾斜方向与荷载指向相同 (2)无荷载作用区段,即q(x)=0,FQ图为平行x轴的直线。 (3)在集中力作用处,FQ图有突变,突变方向与外力一致,且突变的数值等 于该集中力的大小。 (4)在集中力偶作用处,其左右截面的剪力FQ图是连续无变化。
1 2 1 1 2 M ( x) FAy x 9 x qlx qx 2 2 2
3.作剪应力图和弯矩图 最大剪力发生在梁端,其值为
F Q max
1 ql 2
最大弯矩发生在跨中,它的数值为Mmax
1 2 ql 8
例题3 简支梁受集中作用如图示,作此梁的剪力图和弯矩图。
解:1.求约束反力
(0<x<l)
Me x (0≤x≤a) l
M ( x ) FAy x
CB段:
M ( x) FAY x Me Me x M e (a<x≤l) l
3.绘出剪力图和弯矩图
• 力偶荷载作用点:剪力图无变化;弯矩图 有突变(荷载逆时针转向,向上突变,突 变量等于荷载的大小)。
• 口诀表述:剪力图 力偶荷载无影响。 弯矩图 力偶荷载有突变。
剪力图和弯矩图
以梁横截面沿梁轴线的位置为横坐标,以垂直于梁轴线方 向的剪力或弯矩为纵坐标,分别绘制表示FQ (x)和M(x)的图线。 这种图线分别称为剪力图和弯矩图,简称FQ图和M图。 绘图时一般规定正号的剪力 画在x轴的上侧,负号的剪力画 在x轴的下侧; 正弯矩画在x轴下侧,负弯矩 画在x轴上侧,即把弯矩画在梁受 拉的一侧。
Fb Fa FAy , FBy l l 2.列剪力方程和弯矩方程 AC段:
FQ ( x) FAy Fb l
Fb l
(0<x<a) (0≤x≤a)
M ( x) FAy x
CB段:
Fb Fa F l l Fa M ( x) FAy x F ( x a) (l x) l FQ ( x) FAy F
口诀表述:剪力图 没有荷载 水平线,集中荷载有突变。 弯矩图 没有荷载斜直 线, 集中荷载有尖点。
M图
图三
例题4 简支梁受集中力偶作用,如图示,试画梁的剪力图和弯矩图。 解:1.求约束反力
Me Me FAy , FBy l l 2.列剪应力方程和弯矩方程
AB段:
Me FQ ( x) l AC段:
M E 15kN 3m 5kN / m 3m 22.5kN · m 3 m 2
例题6 一外伸梁如图示。试用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关 系作此梁的FQ、M图。
解:1.求约束力
FAy 5kN, FBy 13kN
2.画内力图 (1)剪力图。 ACB段: FQ图为一水平直线 FQA右=FQC=FQB左=-5kN BD段:FQ图为右下斜直线。 FQB右= FQB左+13=8kN FQD=0 (2) 弯矩图 AC段:FQ<0,故M图为一右上斜直线 MA=0,MC左=-5kN×2m=-10kN.m CB段: FQ<0,故M图为一右上斜直线, BD段: 段内有向下均布荷载,M图为下凸 在C处弯矩有突变。 抛物线, MC右=-5kN×2m+12kN.m MB=-4kN/m×2m×1m=-8kN.m MB=-8KN.m,MD=0
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