《排架的內(nèi)力計算》課件

排架的內(nèi)力計算排架是常見的建筑結構形式，在內(nèi)力計算方面有著獨特的特點和方法。本課件將深入探討排架內(nèi)力計算的原理、方法和應用。課程目標11.掌握排架內(nèi)力計算方法了解排架結構的受力特點，掌握各種類型排架內(nèi)力計算方法。22.熟悉排架內(nèi)力分析步驟熟練運用力學原理和方法，進行排架內(nèi)力的分析和計算。33.培養(yǎng)排架內(nèi)力分析能力提升對排架結構的理解和分析能力，為后續(xù)的結構設計奠定基礎。44.應用內(nèi)力分析解決實際問題將理論知識應用于實際工程項目，解決排架結構設計中的內(nèi)力計算問題。課程大綱基礎知識本課程涵蓋了關于排架結構的基本概念、內(nèi)力定義、以及內(nèi)力分析的常用方法。理論分析將重點介紹各種典型排架的內(nèi)力計算，包括簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、曲桿等。實例應用課程將結合具體工程實例，分析排架內(nèi)力計算的應用，并進行實際案例演示。內(nèi)力概述力的概念內(nèi)力是結構內(nèi)部各部分之間相互作用的力。內(nèi)力的作用內(nèi)力維持結構的平衡，防止變形和破壞。內(nèi)力的類型軸力剪力彎矩軸向內(nèi)力定義軸向內(nèi)力是指作用在桿件軸線方向上的內(nèi)力，又稱拉力或壓力。類型拉力是指桿件被拉伸時產(chǎn)生的內(nèi)力，而壓力是指桿件被壓縮時產(chǎn)生的內(nèi)力。影響軸向內(nèi)力的存在會使桿件產(chǎn)生變形，拉力會使桿件伸長，壓力會使桿件縮短。計算軸向內(nèi)力可以通過平衡方程求解，需要根據(jù)受力情況進行分析。剪力剪力定義剪力是指作用在物體橫截面上，并沿著橫截面切向方向的力。剪力會導致物體變形，例如彎曲或扭轉。彎矩力矩效應彎矩是力對物體產(chǎn)生的旋轉效應，會導致物體發(fā)生彎曲變形。彎曲變形當彎矩作用在物體上，物體將沿力的作用方向發(fā)生彎曲，產(chǎn)生彎曲變形。應力分布彎矩引起的應力在橫截面上呈現(xiàn)不均勻分布，最大值出現(xiàn)在受拉或受壓的邊緣。平面內(nèi)力系的求解方法1平衡方程法根據(jù)力系的平衡條件建立平衡方程，求解未知內(nèi)力。2截面法將桿件在截面處進行切割，然后根據(jù)平衡條件求解截面上的內(nèi)力。3疊加法將復雜載荷分解為多個簡單載荷，分別求解每個載荷作用下的內(nèi)力，然后疊加求得最終的內(nèi)力。單桿件的內(nèi)力分析1桿件受力外力作用下桿件內(nèi)部產(chǎn)生的力。2內(nèi)力種類軸力、剪力、彎矩。3內(nèi)力計算利用平衡方程和變形協(xié)調(diào)方程。單桿件內(nèi)力分析是結構力學的基礎內(nèi)容之一。通過分析桿件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力，可以了解桿件的受力狀態(tài)和安全性，進而進行結構的設計和加固。桿件受力分析確定受力物體明確分析的桿件，識別其幾何形狀和尺寸。識別外力包括集中力、分布力、力偶矩等，并標明作用點、方向和大小。繪制受力圖將桿件簡化為剛體，并用箭頭表示所有外力，包括約束反力。確定約束反力根據(jù)支座類型和約束條件，確定桿件所受的約束反力。建立平衡方程根據(jù)力學平衡原理，建立桿件的平衡方程，求解未知力。桿端節(jié)點力的平衡方程節(jié)點受力分析桿端節(jié)點連接多個桿件，受到各桿件傳遞的內(nèi)力。平衡條件節(jié)點處于靜止狀態(tài)，受力平衡，合力為零。方程形式將節(jié)點受力分解為水平和豎直方向，分別列出平衡方程。簡支梁內(nèi)力分析1受力分析確定梁的支座反力2剪力圖畫出梁上各截面的剪力值3彎矩圖畫出梁上各截面的彎矩值簡支梁是工程中最常見的結構形式，其內(nèi)力分析方法較為簡單。首先，需要根據(jù)梁的受載情況進行受力分析，確定支座反力，再利用平衡方程求解梁上各截面的剪力和彎矩。最后，通過繪制剪力圖和彎矩圖，可以直觀地了解梁的受力情況，為梁的強度和剛度設計提供依據(jù)。連續(xù)梁內(nèi)力分析連續(xù)梁的特點連續(xù)梁是指跨越多個支點的梁，在支點處連續(xù)連接。與簡支梁相比，連續(xù)梁具有更大的剛度和承載能力。計算方法可采用力法、位移法等方法計算連續(xù)梁的內(nèi)力。力法通過引入多余約束力，將連續(xù)梁轉化為靜定結構。內(nèi)力特點連續(xù)梁的內(nèi)力分布更為復雜，存在著彎矩、剪力和軸力。內(nèi)力的變化規(guī)律受梁的跨度、荷載情況等因素影響。應用場景連續(xù)梁廣泛應用于橋梁、樓板、框架結構等工程領域。其優(yōu)越的力學特性使其成為現(xiàn)代結構設計的重要組成部分。懸臂梁內(nèi)力分析1定義一端固定，另一端自由2受力特點固定端承受剪力和彎矩3計算方法截面法和平衡方程懸臂梁是一種常見的結構形式，固定端承受剪力和彎矩，自由端不受約束。曲桿內(nèi)力分析曲桿是指軸線不直的桿件。由于其形狀特殊，內(nèi)力分析較為復雜。需要考慮曲桿的形狀、受力情況以及材料性質(zhì)等因素。1受力分析確定曲桿的受力情況，包括外力、約束力等。2截面劃分根據(jù)曲桿的形狀和受力情況，合理劃分截面。3內(nèi)力計算根據(jù)截面上的力平衡條件，計算截面上的內(nèi)力。4結果分析分析計算結果，判斷曲桿的受力狀態(tài)。平面桿件組合受力分析1組合受力桿件組合是指多個桿件在力的作用下共同構成結構體系。例如，桁架、梁、框架等。2受力分析組合受力的分析需要考慮各個桿件的受力狀態(tài)，以及它們之間的相互作用關系。了解各個桿件之間的連接方式和約束條件。3計算方法常見的方法包括力法、位移法、矩陣法等。這些方法根據(jù)不同的受力情況和約束條件，可以計算出每個桿件的內(nèi)力，并確定整體結構的受力情況。桿件受力狀態(tài)分類拉伸桿件受到外力作用，沿桿件軸線方向拉伸。壓縮桿件受到外力作用，沿桿件軸線方向壓縮。彎曲桿件受到外力作用，產(chǎn)生彎曲變形，表現(xiàn)為軸線發(fā)生彎曲。扭轉桿件受到外力作用，產(chǎn)生扭轉變形，表現(xiàn)為橫截面繞軸線旋轉。整體結構的內(nèi)力分析結構整體分析將整體結構分解為多個桿件，并建立相應的坐標系。明確各個桿件的連接關系，并確定約束條件。外力作用分析識別并分析所有外力，包括荷載、支撐反力等。將外力分解到各個桿件上，并確定外力的大小和方向。節(jié)點平衡分析對每個節(jié)點進行受力分析，建立節(jié)點平衡方程。求解節(jié)點力的平衡方程，獲得各個桿件的內(nèi)力。內(nèi)力圖繪制根據(jù)計算結果繪制內(nèi)力圖，直觀地展示桿件上的內(nèi)力分布情況。分析內(nèi)力圖，判斷桿件的受力狀態(tài)，例如拉伸、壓縮、彎曲等。靜定結構內(nèi)力計算靜定結構內(nèi)力計算是結構力學中的一個重要組成部分，它分析結構在外部荷載作用下內(nèi)部產(chǎn)生的力。靜定結構是指結構的內(nèi)力可以完全由靜力平衡方程確定，無需考慮材料的變形。靜定結構內(nèi)力計算方法簡單，可以直接應用力學原理求解，廣泛應用于建筑、橋梁等工程領域。靜不定結構內(nèi)力計算靜不定結構是指結構中未知力個數(shù)大于平衡方程個數(shù)的結構。靜不定結構內(nèi)力計算需要引入額外的約束條件，如位移條件或變形條件。常用的方法包括力法、位移法、矩陣位移法等。力法位移法矩陣位移法以力為未知量以位移為未知量使用矩陣形式進行計算計算實例分析1簡支梁單一支撐結構，易于分析2懸臂梁一端固定，一端自由3連續(xù)梁多個支撐，更復雜的結構4桁架由桿件組成的結構，承受拉壓通過以上不同類型的結構實例分析，我們可以深入理解排架內(nèi)力的計算方法和步驟。例如，在簡支梁的內(nèi)力計算中，我們可以利用平衡方程求解梁上的剪力和彎矩，從而了解梁的受力情況。計算實例演示1案例一：簡支梁通過實例演示簡支梁受力情況下內(nèi)力的計算過程，包括剪力和彎矩的計算方法。2案例二：懸臂梁展示懸臂梁內(nèi)力計算，重點講解懸臂梁的特點，以及如何確定邊界條件。3案例三：連續(xù)梁通過實例演示連續(xù)梁內(nèi)力計算，講解連續(xù)梁受力特點，以及如何應用疊加法進行計算。計算過程關鍵點準確性仔細核對數(shù)據(jù)，防止計算錯誤。清晰度確保計算步驟清晰，便于理解和復查。完整性覆蓋所有關鍵步驟，避免遺漏關鍵信息。內(nèi)力計算應用案例橋梁結構設計橋梁內(nèi)力分析可以優(yōu)化結構設計，提高橋梁的承載能力和安全性。建筑結構設計房屋、高層建筑需要進行內(nèi)力計算，確保結構穩(wěn)定性，抵抗地震、風力等外力影響。機械設計機器部件的設計需要根據(jù)受力情況進行內(nèi)力計算，確保部件的強度和可靠性。航空航天領域飛機、火箭等航天器需要進行嚴格的內(nèi)力計算，確保結構安全，抵抗高空環(huán)境帶來的復雜載荷。常見問題與解答學習排架內(nèi)力計算過程中，學生經(jīng)常會遇到一些問題，例如如何選擇合適的計算方法，如何處理邊界條件等。為了更好地幫助學生理解和掌握知識，本節(jié)將針對常見問題進行解答，并提供一些學習建議。學習建議積極參與課堂課堂上積極提問，與老師互動，加深理解。課后復習鞏固及時復習課堂內(nèi)容，并結合課本和習題進行鞏固。與同學互相學習與同學互相交流學習心得，互相幫助解決問題。多做練習題通過練習題檢驗學習成果，并查漏補缺。參考文獻《結構力學》清華大學出版社,2021《鋼結構設計》中國建筑工業(yè)出版社,2020《有限元方法》機械工業(yè)出版社,2019《結構分析與設計》高等教育出版社,2018課程總結11.內(nèi)力分析重要性內(nèi)力分析對于結構設計至關重要，確保結構安全可靠，防止破壞。22.計算方法熟練掌握掌握各種計算方法，如力矩分