杆件受力分析
杆件的受力分析 课件
图。
知识链接：
受力 分析
分离体
受力图
解决力学问题 时，首先要选 定需要进行研 究的物体，然 后分析它的受 力情况，该过 程。
人为地将所研 究物体的所有 约束全部解除， 从与其相联系 的周围物体中 分离出来而得 到的简图。
将分离体所受 的主动力和约 束反力以力的 图示法表示在 分离体上所得 到的图形。
§2.1 画杆件的受力图
☆. 复习 • • • • • • 力？ 二力平衡？ 作用力与反作用力？ 力矩？ 约束与约束反力？ 平面力系的平衡方程？
杆件的静力分析
是在杆件受力系作用而处于平衡状态时进行的。
1. 画杆件的受力图
右图所示的悬臂吊车： 横梁自重为G1,在拉杆
CD作用下吊起电葫芦
及重物G2,，拉杆和横 梁的受力情况将决定 吊车能否画受力图的步骤 Ⅰ取分离体 Ⅱ画主动力 Ⅲ画约束反力
1、确定研究对象，取分离体；
2、先画主动力，
3、分析研究对象周围所受的约束，进一步明确 约束类型，画出相应的约束反力。 （必要时需用二力平衡共线、三力平衡汇交等条 件确定某些反力的指向或作用线的方位。）
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工程力学中的杆件受力分析和应力分布
工程力学中的杆件受力分析和应力分布工程力学是研究物体在受力作用下的力学行为及其工程应用的学科。
在工程力学中，对于杆件的受力分析和应力分布是非常重要的内容。
杆件是指在力的作用下只能沿着轴向伸缩的直细长构件，通常用来承受拉力或压力。
在本文中，我们将探讨杆件受力分析的方法以及应力分布的计算方式。
一、杆件受力分析在杆件受力分析中，主要考虑的是杆件所受的外力作用以及杆件内部所存在的支反力。
首先，我们需要明确杆件所受的外力有哪些类型。
常见的外力包括拉力、压力、剪力和扭矩等。
在分析杆件受力时，我们通常采用自由体图的方法，即将杆件与其它部分分开，将作用在该部分上的所有外力和内力用矢量图表示出来。
对于杆件受力分析，我们需要应用平衡条件，即受力平衡和力矩平衡条件。
受力平衡条件要求受力杆件在平衡状态下，合力为零，合力矩为零。
力矩平衡条件要求受力杆件在平衡状态下，合力矩为零。
通过应用这些平衡条件，我们可以得到杆件内部的支反力以及所受外力的大小和方向。
二、应力分布计算一旦我们确定了杆件所受的外力以及杆件内部的支反力，接下来我们需要计算杆件上的应力分布情况。
应力是指杆件某一截面上内部单位面积上所承受的力的大小。
常见的应力类型有拉应力、压应力和剪应力等。
在杆件内部，由于受力的存在，会导致杆件内部存在正应力和剪应力。
正应力是指作用在截面上的力沿截面法线方向的分量，而剪应力是指作用在截面上的力沿截面切线方向的分量。
根据杆件破坏的准则，我们通过计算截面上的应力分布来评估杆件的强度是否满足要求。
在计算杆件的应力分布时，一种常用的方法是应用梁弯曲理论。
根据梁弯曲理论，我们可以通过计算杆件的弯矩和截面形状来确定截面各点上的应力分布。
杆件的弯矩可以通过受力分析和力矩平衡条件来计算，而截面形状可以通过测量或者根据设计参数确定。
另外，我们还可以利用有限元分析方法来计算杆件的应力分布。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将复杂的结构分解为许多小的单元，然后通过数值模拟的方式来计算每个单元上的应力分布。
杆件的受力分析与计算
杆件的受力分析与计算杆件是广泛应用于各种工程领域的构件，承载着复杂的受力和力学挑战。
在设计和计算杆件时，准确的受力分析是至关重要的。
本文将介绍杆件的受力分析与计算方法，以及一些常见的杆件受力计算案例。
一、杆件受力分析方法1. 自由体图法自由体图法是一种基本的受力分析方法，通过将杆件从主体结构中分离出来，将外力和内力表示在图上，利用平衡条件进行力的计算。
首先，需要选择合适的自由体图方案，通常选择具有对称性或受力简单的自由体图。
然后，根据平衡条件，在自由体图上标示出支持反力和外载荷。
最后，根据力的平衡条件，确定杆件内部的受力分布。
2. 叠加法叠加法是一种常用的受力分析方法，将外力拆解为多个简单的力，并分别计算各个力对杆件的影响。
叠加法适用于受力复杂、存在多个外力作用的杆件。
首先，将外力按照需要的方向和大小进行分解，得到各个简单力。
然后，通过计算各个简单力对杆件产生的受力和力偶，求解最终受力分布。
3. 假设法假设法是在力学分析中常用的方法之一，通过假设杆件中某些部分受力的方式，并进行受力计算。
假设法适用于复杂的受力情况，通过合理的假设可以简化问题的复杂性。
在假设法中，需要合理选择假设的受力方式，并根据受力平衡条件进行计算。
二、杆件受力计算案例1. 杆件的拉伸和压缩对于受到拉伸或压缩的杆件，可以根据杨氏模量和截面面积计算受力。
首先，根据受力方向和大小选择合适的杆件横截面积。
然后，根据应变-应力关系确定杆件的应力。
最后，通过应力和截面积的乘积计算出杆件所受的力。
2. 杆件的弯曲对于受到弯曲的杆件，计算受力需要考虑弯矩和截面惯性矩。
首先，利用受力分析方法确定弯矩的大小和分布。
然后，计算出截面的惯性矩。
最后，根据杆件的材料性质和几何特征，计算弯曲应力和弯曲力。
3. 杆件的剪切对于受到剪切力的杆件，计算受力需要考虑剪切应力和截面剪切面积。
首先，根据剪切力的大小和方向确定剪切应力的分布。
然后，计算出截面的剪切面积。
工程力学中的杆件受力分析在机械设计中的应用
工程力学中的杆件受力分析在机械设计中的应用工程力学是研究物体受力及其变形规律的一门学科，而杆件受力分析是工程力学的一个重要分支。
杆件受力分析在机械设计中具有广泛的应用，可以有效地帮助工程师设计出稳定可靠的机械结构。
本文将探讨杆件受力分析在机械设计中的应用，并分析其重要性和优势。
一、杆件受力分析的重要性在机械设计中，杆件承载着各种受力，如压力、拉力、剪切力等。
了解杆件的受力情况对于设计合理的机械结构至关重要。
通过对杆件受力分析，可以确定各个部分的受力情况，进一步评估结构的稳定性和安全性。
因此，杆件受力分析是机械设计中不可或缺的一部分。
二、杆件受力分析的方法杆件受力分析可以通过数学计算、力学模型和计算机仿真等方法进行。
其中，最为常用的方法是力学模型。
通过建立合适的力学模型，可以准确地描述杆件受力的过程，并得到各个节点和部分的受力大小。
此外，还可以结合数学计算和计算机仿真的方法，对杆件受力进行进一步分析和验证。
三、杆件受力分析在机械设计中的应用1. 结构强度评估杆件受力分析可以评估机械结构的强度。
通过计算杆件的应力和变形，可以确定结构是否能够承受外部加载和工作条件下的力量。
如果杆件的应力超过了其材料的强度极限，就可能导致结构的破坏。
因此，在机械设计中，通过杆件受力分析来评估结构的强度是至关重要的。
2. 结构优化设计杆件受力分析可以帮助设计师进行结构优化。
通过对杆件受力情况的分析，可以确定设计中存在的问题和不足之处，并提出改进的建议。
例如，在杆件受力分析中发现某个部分的应力过高，设计师可以通过增加杆件的截面积或改变材料来提高结构的承载能力。
通过这种优化设计的方式，可以提高机械结构的性能和可靠性。
3. 故障分析与预防杆件受力分析还可以用于故障分析与预防。
通过对杆件受力情况的分析，可以找出结构中存在的潜在问题，并采取相应的措施进行预防。
例如，在梁柱连接处的应力分析中，设计师可以评估连接是否足够牢固，并避免由于连接松动而导致的故障。
杆件的轴向受力与位移
杆件的轴向受力与位移杆件是工程结构中常见的构件之一，它承受着来自外部作用力的作用。
在工程分析中，了解杆件的轴向受力与位移是非常重要的。
本文将介绍杆件受力的基本原理以及计算方法。
一、杆件受力的基本原理杆件受力的基本原理是基于牛顿第三定律，即一个杆件受到的作用力等于其对外部其他物体的反作用力。
具体来说，当外部施加一个轴向力到杆件上时，杆件会同时施加一个相等大小、相反方向的反作用力。
这个反作用力将作用在外部物体上，进而使外部物体发生位移。
二、杆件受力的计算方法杆件受力的计算需要考虑杆件的几何形状、材料特性以及受力方式等因素。
下面将介绍常见的几种杆件受力计算方法。
1. 张力与压力杆件受力的最常见情况是受到拉力或压力。
当杆件处于拉伸状态时，受力方向与杆件轴线方向一致，我们称其为张力。
当杆件处于压缩状态时，受力方向与杆件轴线方向相反，我们称其为压力。
根据杆件的几何形状和受力特点，可以使用梁力学等方法计算杆件的张力或压力。
2. 杆件位移与伸长量杆件在受力作用下会发生位移，这是由于杆件的弹性变形所导致的。
根据胡克定律，杆件伸长量与受力成正比，与杆件材料的弹性模量和杆件的几何形状有关。
通常可以使用杆件的受力-位移关系来计算杆件的位移。
三、杆件受力分析的实际应用杆件受力与位移的分析在工程实践中有着广泛的应用。
以下是一些实际应用案例：1. 桥梁结构分析桥梁中的杆件起到支撑和承载的作用。
通过对桥梁杆件的受力与位移进行分析，可以评估桥梁的结构稳定性和安全性。
这对于桥梁的设计和施工至关重要。
2. 柱式建筑结构设计柱式建筑结构中的立柱是承受垂直荷载的重要组成部分。
通过对立柱受力与位移的分析，可以确定立柱的尺寸和材料，确保其能够承受设计荷载并保持结构的稳定性。
3. 机械设计中的轴承分析机械设备中的轴承承受着旋转部件的轴向受力与位移。
通过对轴承的受力与位移进行分析，可以评估轴承的工作状态和寿命，并选择合适的轴承型号和润滑方式来保证设备的正常运行。
杆件受力分析杆件的内力计算和受力平衡
杆件受力分析杆件的内力计算和受力平衡杆件受力分析是工程力学中一个重要的内容，能够帮助我们了解和计算杆件内力以及保证杆件的受力平衡。
本文将介绍杆件受力分析的基本概念和计算方法，并根据实际例子进行说明和分析。
一、杆件受力分析概述杆件，指的是工程结构中的长条形构件，常用于支撑和传递力量。
在实际应用中，杆件往往会受到多方向的力的作用，因此需要进行受力分析，计算出杆件内部的力，以保证其受力平衡。
在进行杆件受力分析时，我们需要明确以下几个概念：1. 受力点：指的是外力作用到杆件上的点，也是进行受力分析的起点。
2. 内力：指的是杆件内部存在的力，可以是拉力或压力。
3. 受力平衡：指的是杆件上所有受力的合力和合力矩为零的状态，保证了杆件受力的平衡。
二、杆件内力计算方法1. 自由体图法：自由体图法是杆件受力分析的基本方法，通过将杆件与外界切割开来，分析切割面上的受力情况，进而计算出杆件内力。
过程：选择合适的切割面，画出自由体图，分析受力平衡条件，解方程计算内力。
2. 杆件法：杆件法是将整个杆件视为一个整体，通过利用杆件的几何关系和受力条件进行计算。
过程：根据杆件的几何形状和受力情况，建立方程组求解。
三、杆件受力分析实例为了更好地理解和应用杆件受力分析的方法，下面以一个实际例子进行说明：假设有一根长度为L的杆件，一端固定在墙上，另一端悬挂一个质量为m的物体。
我们需要计算杆件的内力以及保证受力平衡。
首先，我们选择杆件的中点作为切割面，并画出自由体图。
根据受力平衡条件，我们可以得出以下方程：∑Fx = 0: T - F = 0 （水平方向受力平衡）∑Fy = 0: N - mg = 0 （竖直方向受力平衡）其中，T代表杆件的张力，F代表杆件所受悬挂物体的重力，N代表杆件与墙壁接触点的支撑力，g代表重力加速度。
通过解以上方程组，我们可以计算出T和N的数值，进而得到杆件内部的力。
根据实际情况，可以通过杆件截面积和材料的力学性质，计算出杆件的应力和变形情况。
杆的受力分析
杆的受力分析The final revision was on November 23, 2020
杆的受力分析
杆与绳的受力特点不同，由于杆既能发生纵向的拉伸或压缩形变，又能发生横向形变，所以杆对物体的作用既可以是沿杆方向的拉力或推力，也可以是在其它任意方向上的弹力．如果把杆视为刚体，则杆的弹力可以发生突变．杆对物体的作用力往往需要根据杆或连接在杆上的物体所受到的其他力的情况及运动状态来确定．杆的运动既可以是平动，又可以是转动，在共面力系作用下，杆处于平衡状态的充分必要条件为，在正交坐标中也可以写作:
①
或
②
如果处于平衡的杆所受的各外力是共点力，由于各力对各力作用线交点的力臂为零，则杆的平衡条件只由①式决定．当杆有一个固定转动轴时，杆就不能平动，这时杆的平衡条件就只由②式来决定．对杆件的受力分析，在中学阶段通常只研究“二力杆件”和“三力杆件”两种情况．
若一个杆件只受两个外力的作用而处于平衡，我们把这样的杆件称为“二力杆件”如图1所示．由物体的平衡条件可以知道力和
大小相等、方向相反，并用两个力的作用线一定和杆件的轴线重合，又如图2所示，可忽略重力的轻杆处于平衡态，由于只在和两端受到力的作用，所以属于“二力杆件”，即在端两个绳的弹力之合力一定沿杆向左，而墙对端的压力一定沿杆向右，这两个力是一对平衡力．
如果杆件只受互相不平行的三个外力作用处于平衡，我们称之为“三力杆件”平衡．根据三力平衡原理，这三个力一定汇交于一点，如图3，均匀重杆属于“三力杆件”，杆的重力作用线和拉力
的作用线交点为，可以判断出墙对杆的端的压力的方向一定通过点．
三力平衡在静力学中是很普遍的，因此对“三力杆件”特点的认识和对其受力分析的研究是十分重要的．。
理论力学中的杆件受力分析与应力计算与设计
理论力学中的杆件受力分析与应力计算与设计杆件受力分析与应力计算是理论力学中的重要内容，它在工程设计和结构分析中起着至关重要的作用。
本文将介绍杆件受力分析的基本原理和方法，并探讨应力计算与设计中的一些关键问题。
一、杆件受力分析1. 弹性力学基本原理杆件受力分析的基础是弹性力学的基本原理。
根据胡克定律，杆件的应力与应变成正比。
而根据伯努利梁理论，杆件上的变形与施加的力和几何形状有关。
通过这些基本原理，可以推导出杆件受力分析的基本方程。
2. 杆件的静力学平衡在进行杆件受力分析时，需要根据静力学平衡条件，即力的平衡和力矩的平衡。
通过平衡条件，可以得到各个支点的受力情况，并进一步计算出杆件上各点的内力和外力。
3. 杆件的弯曲和剪切应力杆件在受力时会发生弯曲和剪切的变形，从而引起内力的产生。
根据梁的弯曲理论和材料的力学性质，可以计算出杆件在不同位置的弯曲和剪切应力。
这对于杆件的设计和选择材料具有重要意义。
二、应力计算与设计1. 杆件的选择和尺寸计算在进行杆件的应力计算与设计时，首先需要选择合适的杆件类型和材料。
不同杆件类型和材料的强度和刚度不同，因此需要根据具体情况进行选择。
同时，还需要计算出杆件的尺寸，以满足设计要求和使用条件。
2. 杆件的极限强度和安全系数在进行杆件设计时，需要考虑到杆件的极限强度和安全系数。
极限强度是指杆件能够承受的最大力或应力，而安全系数是指杆件的实际强度与设计所要求的强度之间的比值。
通过合理选择安全系数，可以保证杆件在使用过程中的安全性。
3. 杆件的疲劳和稳定性设计杆件在长期使用过程中会受到疲劳和稳定性的影响。
在进行杆件设计时，需要考虑到疲劳和稳定性的问题，并进行相应的计算和分析。
通过合理设计杆件的结构和选择合适的材料，可以提高杆件的疲劳寿命和稳定性。
三、杆件设计中的一些关键问题1. 材料的选择和力学性质杆件的设计离不开材料的选择和力学性质的了解。
不同材料具有不同的力学性质，如强度、刚度、韧性等。
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电算程序计算结果与规律091210129殳非闲
结构受力图（1）结构受力图（2）
结构受力图（3）结构受力图（4）
结构受力图（5）
1-1 2-1
3-1 4-1
5-1
1-2 2-2
3-2 4-2
5-2
1-3 2-3
3-3 4-3
5-3
1-4 2-4
3-4 4-4
5-1
由图可得：
轴力图：
①：（2-1）与（1-1）比较，由于只改变材料截面积，所以轴力图不变。
②：（3-1）与（2-1）比较，由于梁上恒荷载增加，所以轴力相应增加。
且成正相关。
增加20%。
轴力自上向下递增。
③：（4-1）与（3-1）比较，因为在柱上增加了水平荷载，前两跨轴力减少，后两跨增加。
轴力自上向下递增。
④：（5-1）与（4-1）比较，由于底下两层层高增加，轴力有较大变化。
层高不变的轴力则变化不大。
轴力自上向下递增。
剪力图：
①：（2-2）与（1-2），由于只改变梁的截面，所以对剪力没有影响，剪力大小不变。
②：（3-2）与（2-2），由于梁上恒荷载增加，于是梁和柱的剪力都线性增加。
③：（4-2）与（3-2），增加水平荷载，柱上剪力增大且分布改变，即有正有负。
梁上剪力也有所增加。
④：（5-2）与（4-2），同样底下两层层高增加，剪力变化较大，而上层层高为改变的则几乎不变。
弯矩图：
①：（2-3）与（1-3），外荷载未改变，只改变材料性质，所以弯矩图不变。
②：（3-3）与(2-3)，弯矩相应线性增大。
③：（4-3）与(3-3)，加了水平力，梁上弯矩受水平力影响，分布改变。
柱上从上到下增加（原本左右对称，中间层的柱上弯矩值几乎相等）顶层弯矩特殊，由于顶层结点只连接三个或两个杆件
④：（5-3)与(4-3)，层高改变层的弯矩值改变，层高未变的则几乎不变。
位移图：
①：（1-4），（2-4），（3-4）水平没有位移，竖直向结点位移自上向下递减。
②：（4-4）相对于前三个图，由于加了水平力，使得水平向产生位移。
结点位移自上向下递减。
③:（5-4）与（4-4），由于底下两层层高增大，导致结点水平位移增大，同样结点位移自上向下递减。
④：位移变化都不大。
总结：
对于内力图，只改变杆件材料性质，不改变结构内力。
只改变杆件的。
形位移。
只在竖直向改变荷载时，内力图相应的线性增加。
在水平向加荷载时，不光使柱的内力改变，对梁的内力也有较大影响。
对于层高的改变，只影响改变层高的那层的内力图，对其他层影响并不大。