弹性力学9-位移分量的求出、简支梁均布荷载

弹性力学教学大纲

课程编号：05z8514 弹性力学Theory of Elasticity 学分学时：3/48 先修课程: 高等数学；线性代数；理论力学；材料力学 一、课程教学目标 《弹性力学》是航空、航天结构强度和力学专业的重要专业基础课程，是固体力学的一个分支。主要研究弹性体受外力作用或温度改变等原因而产生的应力、位移和变形。弹性力学的任务是分析各种结构或其构件在弹性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性，并寻求或改进它们的计算方法。本课程的主要研究对象为非杆状结构，如板、壳以及其它实体结构。通过本课程的学习可为进一步学习力学类和相关工程类的后续课程打下坚实的力学基础。 二、教学内容及基本要求 1. 绪论（2学时） 弹性力学的发展史；研究内容；基本假设；矢量、张量基本知识。 2. 应力理论（4学时） 内力和应力；斜面应力公式；应力分量转换公式；主应力、应力不变量；最大剪应力；应力偏量；平衡微分方程。 3. 应变理论（4学时） 位移和变形；几何方程；转动张量；主应变和应变不变量；变形协调方程；位移场的单值条件；由应变求位移。 4. 本构关系（2学时） 热力学定律与应变能；本构关系；具有弹性对称面的弹性材料的本构关系；各向同性弹性材料的弹性常数；各向同性弹性材料的应变能密度 5. 弹性理论的建立与一般原理（4学时） 弹性力学基本方程和边界条件；位移解法和拉梅方程；应力解法与变形协调方程；叠加原理；解的唯一性原理；圣维南原理。 6.柱形杆问题（4学时） 圣维南问题；柱形扭转问题的基本解法；反逆法与半逆法，扭转问题解例；薄膜比拟；*柱形杆的一般弯曲。 7.平面问题（12学时） 平面问题及其分类；平面问题的基本解法；应力函数的性质；直角坐标解例（矩形梁的纯弯曲、简支梁受均布载荷和任意分布载荷）；极坐标中的平面问题基本方程；轴对称问题（均匀圆筒或圆环、纯弯的曲梁、压力隧洞）；非轴对称问题（小圆孔应力集中、楔体问题）；关于解和解法的讨论。 8. 空间问题（2学时） 基本方程及求解方法；空间轴对称和球对称问题的基本方程；半空间体受重力及均布压力；半空间体在边界上受法向集中力；空心球受内压作用问题。 9．能量原理与变分法（6学时） 弹性体的变形比能与形变势能；变分法；位移变分方程；位移变分法；位移变分法应用于平面问题；应力变分方程与极小余能原理；应力变分法；应力变分法应用于平面问题；应力变分法应用于扭转问题。 10．复变函数解法或薄板弯曲（4学时）

简支梁计算公式总汇

简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式： 均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 5ql^4/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(kn/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 8pl^3/(384EI)=1pl^3/(48EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 6.81pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).

跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式: Ymax = 6.33pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大挠度分别为的,其计算公式: Ymax =1ql^4/(8EI). ;Ymax =1pl^3/(3EI). q 为均布线荷载标准值(kn/m). ;p 为各个集中荷载标准值之和(kn). 你可以根据最大挠度控制1/400，荷载条件25kn/m以及一些其他荷载条件 进行反算，看能满足的上部荷载要求！

弹性力学习题(新)

1-3 五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么用途？ 答：1、连续性假定：引用这一假定后，物体中的应力、应变和位移等物理量就可以看成是连续的，因此，建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。 2、完全弹性假定：引用这一完全弹性的假定还包含形变与形变引起的正应 力成正比的含义，亦即二者成线性的关系，符合胡克定律，从而使物理方程成为线性的方程。 3、均匀性假定：在该假定下，所研究的物体内部各点的物理性质显然都是 相同的。因此，反映这些物理性质的弹性常数（如弹性模量E和泊松比μ等）就不随位置坐标而变化。 4、各向同性假定：所谓“各向同性”是指物体的物理性质在各个方向上都是 相同的。进一步地说，就是物体的弹性常数也不随方向而变化。 5、小变形假定：我们研究物体受力后的平衡问题时，不用考虑物体尺寸的 改变而仍然按照原来的尺寸和形状进行计算。同时，在研究物体的变形和位移时，可以将他们的二次幂或乘积略去不计，使得弹性力学中的微分方程都简化为线性微分方程。 在上述假定下，弹性力学问题都化为线性问题，从而可以应用叠加原理。

2-1 已知薄板有下列形变关系：式中A,B,C,D皆为常数，试检查在形变过程中是否符合连续条件，若满足并列出应力分量表达式。 解： 1、相容条件： 将形变分量带入形变协调方程（相容方程）

其中 所以满足相容方程，符合连续性条件。 2、在平面应力问题中，用形变分量表示的应力分量为 3、平衡微分方程

其中 若满足平衡微分方程，必须有

分析：用形变分量表示的应力分量，满足了相容方程和平衡微分方程条件，若要求出常数A,B,C,D还需应力边界条件。 例2-2 如图所示为一矩形截面水坝， 其右侧面受静水压力（水的密度为ρ）， 顶部受集中力P作用。试写出水坝的应 力边界条件。 解： 根据在边界上应力与面力的关系 左侧面：

第四章简支梁设计计算

第四章 简支梁（板）桥设计计算 第一节 简支梁（板）桥主梁内力计算 对于简支梁桥的一片主梁，知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用，就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力（弯矩M 和剪力Q ），有了截面内力，就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。 对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁（板）桥，通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力，跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化，弯矩可假设按二次抛物线规律变化，以简支梁的一个支点为坐标原点，其弯矩变化规律即为： )(42 max x l x l M M x -= （4-1） 式中：x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值； m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值； l —主梁的计算跨径。 对于较大跨径的简支梁，一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化，例如梁肋宽度或梁高有变化，则还应计算截面变化处的主梁内力。 一 永久作用效应计算 钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用，往往占全部设计荷载很大的比重（通常占60～90%），桥梁的跨径愈大，永久作用所占的比重也愈大。因此，设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径（经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等）估算桥梁的永久作用，则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。 在计算永久作用效应时，为简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算，可根据桥梁施工情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。 对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况，分阶段计算其永久作用效应。 对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期永久作用，来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下，也要将永久作用分成两个阶段（即先期永久作用和后期永久作用）来进行计算。在特殊情况下，永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。 得到永久作用集度值g 之后，就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时，应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力，以便进行内力或应力组合。 下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。

弹性力学--纳维解法(板壳理论)

板壳理论课程设计 对工科各专业说来，弹性力学的任务和材料力学、结构力学的任务一样，是分析各种结构或其构件在弹性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度和刚度，并寻求或改进它们的计算方法。然而，它们之间还存在着一些不同。材力中，基本上只研究杆状结构，即长度远大于高度和宽度的构件。而材料力学中主要研究的是这种构件在拉压、剪切、弯曲、扭转作用下的应力和位移。结构力学中，主要是在材料力学的基础上研究杆状构件所组成的结构，即杆件系统。至于非杆状结构，则是弹性力学的主要研究内容。在弹性力学中，研究杆状结构一般都不用诸如一些关于构建的形变状态或应力分布的假定，因而得到的结果就比较精确。 从8个方程8个未知量，到圣维南原理、相容方程；从逆解法、半逆解法到差分法、变分法，邱老师的课讲的十分生动，同学们也听得十分认真。到弹性力学下册，也就是板壳理论，主要是研究薄板的小挠度变形及其应力、应变。求解四边简支矩形薄板在载荷下的挠度，以及矩形薄板的莱维法解及一般解法。另外，变厚度矩形和圆形薄板的挠度求解问题。差分法中引进了较为精确的边界条件以及在均布载荷和集中载荷下的不同解法。 在课程设计的过程中，在自学Matlab 的过程中完成了纳维解法中挠度表达式的表示和循环收敛过程，并且完成了差分法中不同网格划分下的差分方程化为矩阵形式后的求解过程。除此之外，还学会了使用ABAQUS 创建板并定义厚度以减少同等情况下创建实体添加边界条件不准确对计算结果产生的影响。尽管和差分法与精确解的误差分析相比，误差还是比较大，但相比于创建三维实体并在底边添加约束条件相比，误差还是减少了很多。 在计算过程中，先是采用厚度0.2m 薄板，有限元方法的误差过大，而当把薄板的厚度改为0.1m 时，误差变小。两种厚度的薄板都进行了同样的计算。 四边简支的薄板在均布载荷作用下位移的最大值，薄板的尺寸为长宽高： 110.1??，均布载荷为21000/q N m =，弹性模量E=205GPa ，泊松比=0.3μ， 分别用：纳维法、差分法以及有限元方法进行求解并比较求得的结果。 得到结果如下：

第14讲简支梁受均布载荷作用

§6.8 简支梁受均布载荷作用 学习思路: 简支梁作用均匀分布力问题是又一个经典弹性力学平面问题解。 采用应力解法的关键是确定应力函数，首先根据边界条件，确定应力函数的基本形式。将待定的应力函数代入双调和方程得到多项式表达的函数形式。 对于待定系数的确定，需要再次应用面力边界条件。 应该注意的是简支梁是几何对称结构，对称载荷作用时应力分量也是对称的。对称条件的应用将简化问题的求解难度。 学习要点： 1. 简支梁及其边界条件； 2. 应力函数分析； 3. 应力函数； 4. 待定系数确定； 5. 端面边界条件简化； 6. 简支梁应力分析。 试考察一个承受均匀分布载荷的简支梁q，其跨度为l，横截面高度为h（h ＜＜l＝，单位厚度。并且设其自重可以忽略不计。 由于简支梁是外力静定的，两端的支座反力是已知的。因此在求解时，不妨将支座看作外力已知的边界，于是可写出下列边界条件:

上述条件中，上下表面的边界条件是主要的，必须精确满足。至于两端的边界条件可以根据圣维南原理放松为合力满足。 采用半逆解法求解。首先对应力状态做一个基本分析，由材料力学分析可知：弯曲正应力主要是由弯矩引起的；弯曲切应力主要由剪力引起的；而挤压应力应由分布载荷引起的。 根据上述分析，因此假设挤压应力不随坐标x而改变，即 y为坐标y的函数， 因此根据应力函数与应力分量的关系式，可得 将上式对x积分，可得 其中f (y)，g(y)，h(y)均为任意待定函数。 对于上述应力函数还需要考察其是否满足变形协调方程，代入变形协调方程，则

上式为关于x的二次方程。对于变形协调方程，要求在弹性体的任意点满足。因此要求所有的x均满足，所以这个二次方程的系数和自由项都必须为零。即 上述公式的前两式要求 这里应力函数的线性项已经略去。而第三式则要求 即 其中线性项已被忽略不计。将上述各式代入应力函数公式，则 将上述应力函数代入应力分量表达式 ，可得

弹性力学题

一、单项选择题 1.弹性力学建立的基本方程多是偏微分方程，还必须结合（ C ）求解这些微分方程，以求得具体问题的应力、应变、位移。 A．相容方程 B．近似方法 C．边界条件 D．附加假定 2.根据圣维南原理，作用在物体一小部分边界上的力系可以用（ B ）的力系代替，则仅在近处应力分布有改变，而在远处所受的影响可以不计。 A．几何上等效 B．静力上等效 C．平衡 D．任意 3.弹性力学平面问题的求解中，平面应力问题与平面应变问题的三类基本方程不完全相同，其比较关系为（ B ）。 A．平衡方程、几何方程、物理方程完全相同 B．平衡方程、几何方程相同，物理方程不同 C．平衡方程、物理方程相同，几何方程不同 D．平衡方程相同，物理方程、几何方程不同 4.不计体力，在极坐标中按应力求解平面问题时，应力函数必须满足（ A ） ①区域内的相容方程；②边界上的应力边界条件；③满足变分方程； ④如果为多连体，考虑多连体中的位移单值条件。 A.①②④ B. ②③④ C. ①②③ D. ①②③④ 5.如下图1所示三角形薄板，按三结点三角形单元划分后，对于与局部编码ijm对应的整体编码，以下叙述正确的是（ D ）。

① I 单元的整体编码为162 ② II 单元的整体编码为426 ③ II 单元的整体编码为246 ④ III 单元的整体编码为243 ⑤ IV 单元的整体编码为564 图1 A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ③⑤ 6.平面应变问题的微元体处于（ C ） A.单向应力状态 B.双向应力状态 C.三向应力状态，且z σ是一主应力 D.纯剪切应力状态 7.圆弧曲梁纯弯时，（ C ） A.应力分量和位移分量都是轴对称的 B.应力分量和位移分量都不是轴对称的 C.应力分量是轴对称的，位移分量不是轴对称的 D.位移分量是轴对称的，应力分量不是轴对称的 8.下左图2中所示密度为ρ的矩形截面柱，应力分量为：0,,0=+==xy y x B Ay τσσ对图（a ）和图(b)两种情况由边界条件确定的常数A 及B 的关系是（ C ） 相同，B 也相同 不相同，B 也不相同 相同，B 不相同 不相同，B 相同

弹性力学的求解方法和一般性原理

第五章弹性力学的求解方法和一般性原理 一.内容介绍 通过弹性力学课程学习，我们已经推导和确定了弹性力学的基本方程和常用公式。本章的任务是对弹性力学所涉及的基本方程作一总结，并且讨论具体地求解弹性力学问题的方法。 弹性力学问题的未知量有位移、应力和应变分量，共计15个，基本方程有平衡微分方程、几何方程和本构方程，也是15个。面对这样一个庞大的方程组，直接求解显然是困难的，必须讨论问题的求解方法。根据这一要求，本章的主要任务有三个： 一是综合弹性力学的基本方程，并按边界条件的性质将问题分类； 二是根据问题性质，确定基本未知量，建立通过基本未知量描述的基本方程，得到基本解法。弹性力学问题的基本解法主要是位移解法、应力解法和混合解法等。应该注意的是对于应力解法，基本方程包括变形协调方程。 三是介绍涉及弹性力学求解方法的一些基本原理。主要包括解的唯一性原理、叠加原理和圣维南原理等，这些原理将为今后的弹性力学问题解建立基础。 如果你在学习本章内容时有困难，请及时查阅和复习前三章相关内容，以保证今后课程的学习。 二. 重点 1.弹性力学基本方程与边界条件分类； 2.位移解法与位移表示的平衡微分方程； 3. 应力解法与应力表示的变形协调方程； 4. 混合解法； 5. 逆解法和半逆解法； 6. 解的唯一性原理、叠加原理和圣维南原理 知识点 弹性力学基本方程边界条件位移表示的平衡微分方程应力解法 体力为常量时的变形协调方程物理量的性质逆解法和半逆解法 解的迭加原理弹性力学基本求解方法位移解法位移边界条件 变形协调方程混合解法应变能定理解的唯一性原理圣维南原理

§5.1 弹性力学的基本方程及其边值问题 学习思路: 通过应力状态、应变状态和本构关系的讨论，已经建立了一系列的弹性力学基本方程和边界条件。本节的主要任务是将基本方程和边界条件作综合总结，并且对求解方法作初步介绍。 弹性力学问题具有15个基本未知量，基本方程也是15个，因此问题求解归结为在给定的边界条件下求解偏微分方程。 由于基本方程与15个未知量的内在联系，例如已知位移分量，通过几何方程可以得到应变分量，然后通过物理方程可以得到应力分量；反之，如果已知应力分量，也可通过物理方程得到应变分量，再由几何方程的积分求出位移分量，不过这时的应变分量必须满足一组补充方程，即变形协调方程。基于上述的理由，为简化求解的难度，可以选取部分未知量作为基本未知量求解。 根据基本未知量，弹性力学问题可以分为应力解法、位移解法和混合解法。 上述三种求解方法对应于偏微分方程的三种边值问题。 学习要点： 1. 弹性力学基本方程； 2. 本构方程； 3. 边界条件； 4. 弹性力学边值问题； 首先将弹性力学基本方程综合如下： 1. 平衡微分方程 用张量形式描述 2. 几何方程

弹性力学边值问题

第五章弹性力学边值问题 本章任务 总结对弹性力学基本方程 讨论求解弹性力学问题的方法

目录 §5.1弹性力学基本方程 §5.2问题的提法 §5.3弹性力学问题的基本解法 解的唯一性 §5.4圣维南局部影响原理 §5.5叠加原理

§5.1弹性力学基本方程 ?总结弹性力学基本理论； ?讨论已知物理量、基本未知量；以及物理量之间的关系——基本方程和边界条件。

弹性力学基本方程 1.平衡微分方程 000=+??+??+??=+??+??+??=+??+??+??bz z yz z by zy y xy bx zx yx x F z y x F z y x F z y x στττστττσ0 ,=+bj i ij F σ2.几何方程 x w z u z v y w y u x v z w y v x u zx yz xy z y x ??+??=??+??=??+??=??=??=??=γγγεεε,,,,,),,(2 1i j j i ij u u +=ε

3.变形协调方程 y x z y x z z x z y x y z y z y x x z x x z z y z y y x y x z xy xz yz y xy xz yz x xy xz yz xz z x yz y z xy x y ???=??-??+???????=??+??-???????=??+??+??-?????=??+?????=??+?????=??+??εγγγεγγγεγγγγεεγεεγεε2222222222222222222)(2)(2)(位移作为基本未知量时，变形协调方程自然满足。

荷载计算及计算公式-小知识

荷载计算及计算公式小知识 1脚手架参数 立杆横距（m）: 0.6; 立杆纵距（m）: 0.6; 横杆步距（m）: 0.6; 板底支撑材料:方木； 板底支撑间距（mm） : 600 ； (m):0.2 ;模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点长度 模板支架计算高度（m）: 1.7; 采用的钢管（mm）:①48X 3； 扣件抗滑力系数（KN）: 8; 2、荷载参数 模板自重（kN/m2）: 0.5 ; 钢筋自重（kN/m3） : 1.28 ; 混凝土自重（kN/m3）: 25 ; 施工均布荷载标准值（kN/m2）: 1 ; 振捣荷载标准值（kN/m2）: 2 3、楼板参数 钢筋级别：二级钢HRB 335（20MnSi）; 楼板混凝土强度等级：C30; 楼板的计算宽度（m）: 12.65 ; 楼板的计算跨度（m）: 7.25 ;

楼板的计算厚度（mm）: 700 ; 施工平均温度（C ）: 25 ; 4、材料参数 模板类型：600m M 1500m M 55mm 钢模板； 模板弹性模量E(N/mm2) : 210000 ; 模板抗弯强度设计值fm(N/mm2) : 205; 木材品种：柏木； 木材弹性模量E(N/mm2) : 9000 ； 木材抗弯强度设计值fm(N/mm2) : 13； 木材抗剪强度设计值fv(N/mm2) : 1.3 ； ①48 x 3.5mr钢管、扣件、碗扣式立杆、横杆、立杆座垫、顶托。 16a槽钢。 锤子、打眼电钻、活动板手、手锯、水平尺、线坠、撬棒、吊装索具等。 脱模剂：水质脱模剂。 辅助材料：双面胶纸、海绵等。 1) 荷载计算： (1)钢筋混凝土板自重(kN/m) : q1=(25+1.28) X0.6X0.7=11.04kN/m ； (2)模板的自重线荷载(kN/m):q2=0.5 X0.6=0.3kN/m ； (3)活荷载为施工荷载标准值(kN): q3= (1+2) X0.6 =1.8kN； q=1.2 X(q1+q2)+1.4 Xq3=1.2 x(11.04+0.3)+1.4 X1.8=16.128kN/m 2) 抗弯强度计算 f = M / W < [f] 其中f ――模板的抗弯强度计算值(N/mm2)； M ――模板的最大弯距(N.mm) ；W ――模板的净截面抵抗矩； W= 5940mm3 ；[f]――模板的抗弯强度设计值； M =0.1ql2= 0.100 x 16.128 x 0.6 x 0.6=0.581kN.m 故 f = 0.581 x 1000X 1000/5940=97.8N/mm2 模板的抗弯强度验算 f < [f]=205 N/mm2,满足要求！ 3) 挠度计算 v =0.677ql4/100EI<[v]=l/150=4mm 模板最大挠度计算值v=0.677 x( 11.04+0.3) x 6004/(100 x 210000x 269700)=0.175mm 板的最大挠度小于[v],满足要求！ 4) 模板支撑方木的计算 方木按照均布荷载下两跨连续梁计算。 (1)荷载的计算 ①钢筋混凝土板自重(kN/m): qL1= (25+1.28) x 0.70 x 0.6=11.04kN/m ②模板的自重线荷载(kN/m) : qL2=0.5 x 0.3=0.15kN/m ③活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m): 经计算得到，活荷载标准值q1=(1+3) x 0.6=2.4kN/m 静荷载q2=1.2 x( 11.04+0.15) =13.428kN/m

均布荷载作用下的简支梁结构有限元分析1

哈工程有限元大作业 均布荷载作用下简支梁结构分析 院（系）名称：船舶工程学院 专业名称：港口航道与海岸工程 学生姓名：白天华 学号：03

摘要 本文利用ANSYS软件中的BEAM系列单元建立简支梁有限元模型，对其进行 静力分析与模态分析，得出梁的结构变形，分析梁的受力情况。并用有限元刚度矩阵知识求解简支梁端点处得位移和旋度。在此基础上，利用经典力学对以上所得的结果进行梁的有关计算，并将结果与有限元刚度矩阵和ANSYS软件所得结 果进行比较。通过比较得出不同方法在简支梁求解过程中自己的优势和缺点。 1.问题求解 问题描述 钢制实心梁的截面尺寸为10mm×10mm(如图1所示)，弹性模量为200GPa，均布荷载的大小及方向如图1所示。 图1 利用力学方法求解 运用力学方法将上述结构求解，易得A、B支座反力相等为500N，该简支梁的计算简图、弯矩图以及剪力图如下图所示 1000N/m 1000mm

图2简支梁计算简图 图3简支梁弯矩图 支座反力500N 图4简支梁剪力图 利用ANSYS软件建立模型与求解 通过关键点创建实体模型，然后定义材料及单元属性，然后划分网格，建立有限元模型。 具体步骤包括：添加标题、定义关键点、定义直线、选择单元，定义实常数、定义材料属性、设定网格尺寸、划分网格、施加荷载求解（选择分析类型、定义约束、施加荷载）查看分析结果。 图5简支梁变形前后的情况

图6简支梁应力图 图7简支梁剪力图 2计算结果对比 简支梁内力分析结果比较 节点应力有下面公式计算求得： ?= 有限元计算所得结果与力学的计算结果对比如下表所示： 单位(N/㎡)

管道荷载计算方法

管道荷载计算方法 注意 （1）此设计规定应按照以下说明： 管道设计工作应按照规定执行。 （2）此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。 在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。 2．荷载和外力的设计 2.1通则 当设计下列结构时，应考虑荷载。 各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。 2.2结构本体 应计算结构本体和防火材料的重量。 2.3动设备 对于泵、压缩机、马达等设备重量，要尽可能快地从制造商处获取相关数据，其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。在对设备直接设在支架上的情况进行计算时，应尽可能快地提交相关动力影响因素。 2.4起重机荷载 起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。 2.5容器、塔等 除容器和塔外，还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。 根据该类设备各种荷载的综合情况，在计算中应包括以下重量/荷载。 （1）空重 这是容器、塔等的静止重量，包括衬里材料、保温、防火、阀门等，应根据制造商提供的数据推导出来。 （2）操作重 操作重是容器、塔等的空重，几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。 （3）水压实验荷载 在现场需要对设备进行水压实验时，设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。当一个支撑支一台以上的容器时，该支撑应根据以下基础进行设计：在同一时刻，一台容器进行水压实验，而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。 2.6活动荷载 （1）活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级 （a）A级 主要用作人行通道，除了人可搬动的物品外，没有其他东西。例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。 （b）B级 用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作，放置拆卸这些部件的工具，若在梁或桁架上放置重物须加小心。 （c）C级 承受特殊荷载。要根据特殊需要进行设计。 （2）活动荷载见表1

均布荷载作用下简支梁结构分析

均布荷载作用下简支梁结构分析 摘要：本文利用ANSYS软件中的BEAM系列单元建立简支梁有限元模型，对其进行静力分析与模态分析，得出梁的结构变形，分析梁的受力情况。并用有限元刚度矩阵知识求解简支梁端点处得位移和旋度。在此基础上，利用经典力学对以上所得的结果进行梁的有关计算，并将结果与有限元刚度矩阵和ANSYS软件所得结果进行比较。通过比较得出不同方法在简支梁求解过程中自己的优势和缺点。 关键词：ANSYS简支梁均布荷载求解应力位移 1.引言 钢制实心梁的截面尺寸为10mm×10mm(如图1所示)，弹性模量为200GPa，均布荷载的大小及方向如图1所示。 图1 2.利用力学方法求解 运用力学方法将上述结构求解，易得A、B支座反力相等为500N，该简支梁的计算简图、弯矩图以及剪力图如下图所示：

1000N/m 1000mm 图2简支梁计算简图 跨中弯矩：125N㎡ 图3简支梁弯矩图 支座反力500N 图4简支梁剪力图 3.利用ANSYS软件建立模型与求解 通过关键点创建实体模型，然后定义材料及单元属性，然后划分网格，建立有限元模型。具体步骤包括：添加标题、定义关键点、定义直线、选择单元，定义实常数、定义材料属性、设定网格尺寸、划分网格、施加荷载求解（选择分析类型、定义约束、施加荷载）查看分析结果。

图5简支梁变形前后的情况 图6简支梁应力图 图7简支梁剪力图

4.计算结果对比 4.1简支梁内力分析结果比较 节点应力有下面公式计算求得： ?= 有限元计算所得结果与力学的计算结果对比如下表所示：) 单位(N/㎡ ANSYS模态结果结构力学计算结果 4.2简支梁竖向位移分析结果比较 4.2.1结构力学计算求得的简支梁最大位移 由下面图乘法求得： a

楼面荷载计算方法

楼面xx载： 楼面恒载包括构件自重，面层自重，板底抹灰自重（或吊顶自重），PKPM 软件可以自动计算构件自重，所以输入的荷载只为后两项之和。后两项要根据具体工程的建筑做法，查《建筑结构荷载规范》得出。 例1： 楼面做法： （从上向下）12厚大理石地面；30厚细实混凝土；现浇楼板；天棚抹灰。 楼面xx载： ）12厚大理石地面： 0.012×28 KN/m3=0.34 KN/m2 30厚细实混凝土： 0.03×24KN/m3=0.72 KN/m2 天棚抹灰（15mm）： 0.015×17KN/m3=0.26 KN/m2 楼板xx荷载标准值： 0.34+ 0.72+ 0.26= 1.32 具体工程按照上述方法计算，PKPM输入时再将计算结果稍微加大，可以乘以

1.1的增大系数。 如果板上有隔墙，处理方法如下： 1、隔墙下有梁，则隔墙的荷载以线性荷载的形式加到梁上。 120厚烧结砖重量： 2.96 KN/m2 240厚烧结砖重量： 5.24 KN/m2 360厚烧结砖重量： 7.62 KN/m2 490厚烧结砖重量： 9.99 KN/m2 用面荷载乘以层高（可以适当减小）就得到梁上的线荷载。 2、隔墙下没有梁，多用在卫生间，可以先算出隔墙的总重，然后除以隔墙所在房间的楼板的面积，以面荷载的形式加到楼板上，同时由于有设备，可以将活荷载取大些。 3、根据《建筑结构荷载规范》的附录B来计算，特殊情况下使用。 简化计算楼面xx载的方法： 将各种建筑做法的容重取平均值，近似取为20 KN/m3 ，主要楼面的做法厚为90mm、100mm、110mm，次要楼面（如走道，楼梯等）的做法厚可取50mm，吊顶或抹灰取最大值 0.5 KN/m2 这样，

简支梁挠度计算公式

简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式 均布荷载下的最大挠度在梁的跨中，其计算公式: 24max 4853845l EI M EI ql Y == 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(kN/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中，其计算公式: 23max 12148l EI M EI Pl Y == 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kN). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 6.81pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式: Ymax = 6.33pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn).

E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大挠度分别为的,其计算公式: Ymax =1ql^4/(8EI). ;Ymax =1pl^3/(3EI). q 为均布线荷载标准值(kn/m). ;p 为各个集中荷载标准值之和(kn). 你可以根据最大挠度控制1/400，荷载条件25kn/m以及一些其他荷载条件 进行反算，看能满足的上部荷载要求！

荷载计算方法总结

荷载计算总结 为便于大家查阅荷载计算值，将网易土木上的荷载计算方法整理下来传至百度文库上，希望对大家有所帮助，同时对网易土木表示感谢^_^ ^_^ 1 风荷载：【荷载规范GB 50009-2001(2006版)附表D.4强条】 2 正常使用活荷载标准值（KN/m2）：【荷载规范-4.1.1强条、技术措施-荷载篇】（1）住宅、宿舍取2.0；其走廊、楼梯、门厅取2.0； （2）办公、教室取2.0；其走廊、楼梯、门厅取2.5； （3）食堂、餐厅取2.5；其走廊、楼梯、门厅取2.5； （4）一般阳台取2.5； （5）人流可能密集的走廊/楼梯/门厅/阳台、高层住宅群间连廊/平台取3.5；（6）卫生间取2.0~2.5（按荷载规范）；设浴缸、座厕的卫生间取4.0； （7）住宅厨房取2.0，中小型厨房取4.0，大型厨房取8.0（超重设备另行计算）；（8）多功能厅、阶梯教室有固定坐位取3.0；无固定坐位取3.5； （9）商店、展览厅、娱乐室取3.5；其走廊、楼梯、门厅取3.5； （10）大型餐厅、宴会厅、酒吧、舞厅、健身房、舞台取4.0； （11）礼堂、剧场、影院、有固定坐位的看台、公共洗衣房取3.0； （12）小汽车通道及停车库取4.0； （13）消防车通道：单向板取35.0；双向板楼盖、无梁楼盖取20.0； 注：消防车超过300KN时，应按结构等效原则，换算为等效均布荷载。结构荷载输入：无覆土的双向板（板跨≥2.7m）：板、次梁取28，主梁取20；覆土厚度≥0.5m的双向板（板跨≥2.7m）：板取≤28,梁参考院部《消防车等效荷载取值计算表》；其余情况需单另计算，专业负责人需复核。 （14）书库、档案库取5.0； （15）密集柜书库取12.0； （16）大型宾馆洗衣房取7.5； （17）微机房取3.0；大中型电子计算机房取≥5.0，或按实际； （18）电梯机房、通风机房取7.0；通风机平台取6（≤5号风机）或8（8号风机）； （19）制冷机房、宾馆储藏室、布草间、公共卫生间（包括填料隔墙）取8.0；（20）水泵房、变配电房、发电机房、银行金库及票据仓库取10.0； （21）管道转换层取4.0； （22）电梯井道下有人到达房间的顶板取5.0。 未列出者查荷载规范及《全国民用建筑工程设计技术措施（结构分册）》荷载篇。3屋面活荷载标准值（KN/m2）：【荷载规范-4.3.1强条、技术措施-荷载篇】（1）上人屋面取2.0； （2）不上人屋面取0.5； （3）屋顶花园取3.0（不包括花圃土石材料）； 注：施工或维修荷载较大时，屋面活荷载应按实际情况采用；因排水不畅、堵塞等，应加强构造措施或按积水深度采用。 （4）地下室顶板施工荷载一般取10.0，塔楼内顶板一般不少于5.0；高低层相邻的屋面，低屋面应考虑施工荷载不少于4.0；其分项系数取1.0。 注：当利用顶板上的覆土层荷重代替施工荷载时，必须在图上注明覆土层须待上部主体结构施工完成后方可进行回填。

弹性力学考试简答题

弹性力学考试简答题 1、弹性力学的概念，任务。 答：弹性体力学通常简称为弹性力学，是研究弹性体由于受外力作用、边界约束或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移。弹性力学的任务和材料力学、结构力学的任务一样，是分析各种结构物或其构件在弹性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度和刚度，并寻求或改进它们的计算方法。 2、弹性力学中的基本假定。 答：①连续性—假定物体是连续的，也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满，不留下任何空隙。②完全弹性—假定物体能完全恢复原形而没有任何剩余形变。③均匀性—假定整个物体是由同一材料组成的。④各向同性—假定物体的弹性在所有各个方向都相同。⑤小变形假定—假定位移和形变是微小的。 3、什么是理想弹性体。 答：凡是符合连续性、完全弹性、均匀性和各向同性这四个假定的物体就称为理想弹性体。 4、弹性力学依据的三大规律。 答：变形连续规律、应力-应变关系和运动(或平衡)规律。 5、边界条件。 答：边界条件表示在边界上位移与约束，或应力与面力之间的关系式。它可以分为位移边界条件、应力边界条件和混合边界条件。 6、简述圣维南原理。 答：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主距也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受的影响可以不计。 7、简述平面应力问题。 答：设有很薄的等厚度薄板，只在板边上受有平行于板面并且不沿厚度变化的面力或约束。同时，体力也平行于板面并且不沿厚度变化。 8、弹性力学的问题解法有几种，并简述。 答：弹性力学问题解法有两种。一是以位移分量为基本未知函数，从方程和边界条件中消去应力分量和形变分量，导出只含位移分量的方程和相应的边界条件，并由此解出位移分量，然后再求出形变分量和应力分量，这种解法称为位移法；二是以应力分量为基本未知函数，从方程和边界条件中消去位移分量和形变分量，导出只含应力分量的方程和相应的边界条件，并由此解出应力分量，然后再求出形变分量和位移分量，这种解法称为应力法。 9、解释小孔应力集中。 答：在许多工程结构中，常常根据需要设置一些孔口。由于开孔，孔口附近的应力将远大于无孔时的应力，也远大于距孔口较远处的应力。这种现象称为孔口应力集中。10、单连通体而言，按力法求解的应力满足什么条件才是正确的解答，并写出方程。 答：按应力求解平面问题时，应力分量必须满足⑴在区域内的平衡微分方程（2-2）；⑵在区域内的相容方程（2-21）或（2-22）；⑶在边界上的应力边界条件（2-15），其中假 设只求解全部为应力边界条件的问题。（具体公式请参见书P12,P19,P28）

结构力学简支梁跨中挠度计算公式

简支梁跨中最大挠度计算公式 均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 5ql^4/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(kn/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 8pl^3/(384EI)=1pl^3/(48EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 6.81pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式: Ymax = 6.33pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.

I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大挠度分别为的,其计算公式: Ymax =1ql^4/(8EI). ;Ymax =1pl^3/(3EI). q 为均布线荷载标准值(kn/m). ;p 为各个集中荷载标准值之和(kn). 你可以根据最大挠度控制1/400，荷载条件25kn/m以及一些其他荷载条件 进行反算，看能满足的上部荷载要求！

线荷载计算公式

线荷载计算公式 重力荷载计算梁柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算处单位长度上的重力和下载。墙、门窗等可计算出单位面积上的重力荷载。1屋面及楼面的永久荷载标准值(1)屋面(上人)荷载标准值：找平层：15厚水泥砂浆0.015*20=0.3KN/m2防水层：（柔性）三毡四油铺小石子0.4KN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3％找坡0.04*14=0.56KN/m2保温层：50厚聚苯乙烯泡沫塑料板0.05*0.5=0.025KN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12*25=3.0KN/m2抹灰层：15mm厚纸筋石灰抹底：0.015*16=0.24KN/m2合计：4.53KN/m2(2)楼面荷载标准值：面层：1000*1000大理石面层0.28KN/m2找平层：20mm厚1:2水泥砂浆找平：0.02*20=0.4KN/m2结构层：120mm厚现浇混凝土楼板：0.12*25=3.0KN/m2抹灰层：15mm厚纸筋石灰抹底：0.015*16=0.24KN/m2合计： 线荷载的计算公式：线荷载=面荷载x长度 线荷载是力学的一种概念，建筑物原有的楼面或层面上的各种面载荷传到梁上或条形基础上，可简化为单位长度上的分布载荷，称为线荷载。 按作用面大小分类，荷载分为点荷载、线荷载和面荷载。分布在较大范围内，不能看做集中力的荷载叫分布荷载。若分布荷载可以简化为

沿物体中心线分布的平行力，则称此力系为平面分布线荷载，简称线荷载。 根据其大小随作用点的变化况，可分为线性分布和非线性分布2种情况；按照其作用方向不同，可分为垂直于作用面的正压力和与作用面法线方向有一定夹角2种情况。 所以在加载时，只有根据模型的工作情况，正确控制面荷载的大小和作用方向，才能够描述模型的受力情况。 面荷载大小控制如前所述，面荷载可根据其大小随作用点的变化情况分为线性分布和非线性分布2种情况。 线性分布面荷载大小随作用点的变化线性分布包括2种情况：力大小不随作用点变化和力大小随作用点线变化。对于力大小不随作用点变化这种情况，只需给面荷载赋一固定值即可。

第五章 弹性力学的求解方法和一般性原理

第五章弹性力学的求解方法和一般性原理 内容介绍 知识点 弹性力学基本方程 边界条件 位移表示的平衡微分方程 应力解法 体力为常量时的变形协调方程物理量的性质 逆解法和半逆解法 解的迭加原理弹性力学基本求解方法位移解法 位移边界条件 变形协调方程 混合解法 应变能定理 解的唯一性原理 圣维南原理 学习思路: 通过应力状态、应变状态和本构关系的讨论，已经建立了一系列的弹性力学基本方程和边界条件。本节的主要任务是将基本方程和边界条件作综合总结，并且对求解方法作初步介绍。 弹性力学问题具有15个基本未知量，基本方程也是15个，因此问题求解归结为在给定的边界条件下求解偏微分方程。 由于基本方程与15个未知量的内在联系，例如已知位移分量，通过几何方程可以得到应变分量，然后通过物理方程可以得到应力分量；反之，如果已知应力分量，也可通过物理方程得到应变分量，再由几何方程的积分求出位移分量，不过这时的应变分量必须满足一组补充方程，即变形协调方程。基于上述的理由，为简化求解的难度，可以选取部分未知量作为基本未知量求解。 根据基本未知量，弹性力学问题可以分为应力解法、位移解法和混合解法。 上述三种求解方法对应于偏微分方程的三种边值问题。

学习要点： 1. 弹性力学基本方程； 2. 本构方程； 3. 边界条件； 4. 弹性力学边值问题； 首先将弹性力学基本方程综合如下： 1. 平衡微分方程 用张量形式描述 2. 几何方程 用张量形式描述 变形协调方程

当然，具体求解弹性力学问题时，并不需要同时求解十五个基本未知量，可以而且必须做出必要的简化。根据几何方程和本构方程可见，位移、应力和应变分量之间不是相互独立的。 假如已知位移分量，通过几何方程可以得到应变分量，然后通过物理方程可以得到应力分量。反之，如果已知应力分量，也可通过物理方程得到应变分量，再由几何方程的积分求出位移分量，不过这时的应变分量必须满足一组补充方程，即变形协调方程。 基于上述的理由，为简化求解的难度，选取部分未知量作为基本未知量。 若以位移函数作为基本未知量求解，称为位移解法； 若以应力函数作为基本未知量，称为应力解法； 若以部分位移分量和部分应力分量作为基本未知量，称为混合解法。 在给定的边界条件下，求解偏微分方程组的问题，数学上称为偏微分方程的边值问题。 按照不同的边界条件，弹性力学有三类边值问题。 第一类边值问题：已知弹性体内的体力F b x，F b y，F b z和其表面的面力F s x，F s y，F s z，求平衡状态的弹性体内各点的应力分量和位移分量，这时的边界条件 为面力边界条件。