《材料力学》中剪力图和弯矩图的快易绘图法
《材料力学》课件4-2梁的剪力和弯矩.剪力图和弯矩图
F
B
FCs F FCs F
M C Fl M C Fl
l
l
FCs
MA FA
A
M C 2Fl Fl 0
FDs F
F
B
l
FCs
C
MA
MC
MC 2 Fl
D
MD 0
FDs
F
D
C
l
MD
B
截开后取左边为示力对象：
向上的外力引起正剪力，向下的外力引起负剪力；
向上的外力引起正弯矩，向下的外力引起负弯矩；
图示外伸梁,,试作剪力图和弯矩图.
10kN m
X2
40 kN m
A
35kN
B
FS x1 20kN
M x1 20 x1
0 x1 1 0 x1 1
1m
15
4m
2.5
25kN
FS x2 25 10 x2
25
2 x2 M x2 25 x2 10 2
突变，顺下逆上，大小与M 同，FS图不发生变化。
例题
4.9
作图示梁的内力图
3kN
D
4.5kN m
A
2kN m
B E
C
FA 10kN 1m 2m
2m
FB 2kN 1m
7
kN
3 3
x 1.56
2 2
kNm
2.44
2
例题
4.10
4kN m
6kN
2kN m
1m
1m
2m
4.5 kN 1.5
x
l
FB
ql FS qx 2
剪力图与弯矩图的画法_图文_图文
dM(x) = Q(x)
dx
dQ(x) = q(x)
dx
2
d M(x)
2
= q(x)
dx
公式的几何意义
剪力图上某点处的切线斜率等于该点 处荷载集度的大小 弯矩图上某点处的切线斜率等于该点 处剪力的大小。
梁上最大弯矩可能发生在 Q(x) = 0 的截面上 或梁段 边界的截面上。最大剪力 发生在全梁或梁段的界面。
解： 在AC段中 q=0 ，且 QA=RA
q
A
B
CE
D
0.2
1.6
1
2
q
在AC段中 Qc = 80KN，剪力图
A
B
CE
D
为矩形，MA =0
0.2
1.6
1
2
80KN
(b)
+
80KN
q
在CE段中，剪力图为三角形
A
B
CE
D
QC=80KN，MC=16KN.m
0.2
1.6
1
2
80KN
(b)
+
80KN
81KN
CD段： 向右下方的斜直线
DB段：水平直线
最大剪力发生在 CD 和 DB 段的任一横截面上。
1
A C
0.2
1
q
E
1.6 2
2
B D
80KN
+
80KN
MB = 0
全梁的最大2
1
q
E
1.6 2
2
B D
16 16
+
单位：KN.m
例 作梁的内力图
A
力学口诀
画剪力图和弯矩图是《材料力学》中需要学生掌握的重点、难点内容。
为了帮助同学轻松愉快地制作剪力弯矩图，给出如下顺口溜型快速画法口诀。
希望对同学们的学习有所帮助。
剪力图快速画法口诀外伸端，自由端，没有P力作零点。
无力梁段水平线，集中力偶同样看，均布荷载对斜线，小q正负定增减，集中力处有突变，左顺右逆画竖线，增多少？降多少？集中横力作参考。
弯矩图快速画法口诀弯矩图，较复杂，对照剪图来画它，自由端，铰支端，没有力偶作零点。
剪图水平弯图斜，剪力正负定增减，天上下雨池水满，向上射出弓上箭。
剪图轴线交叉点，弯矩图上极值点。
均载边界无横力，光滑吻接无痕迹。
集中力处有转折，顺着外力折个尖。
集中力偶有突变，反着力偶符号弯，升多少？降多少？集中力偶作参考。
弯矩图形已画完，注意极大极小点，数值符号截面点，三大要素标齐全。
全国周培源大学生力学竞赛考试范围（参考）理论力学一、基本部分(一) 静力学(1) 掌握力、力矩和力系的基本概念及其性质。
能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。
(2) 掌握力偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质。
能熟练地计算力偶矩及其投影。
(3) 掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。
掌握汇交力系、平行力系与一般力系的简化方法、熟悉简化结果。
能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。
掌握重心的概念及其位置计算的方法。
(4) 掌握约束的概念及各种常见理想约束力的性质。
能熟练地画出单个刚体及刚体系受力图。
(5) 掌握各种力系的平衡条件和平衡方程。
能熟练地求解单个刚体和简单刚体系的平衡问题。
(6) 掌握滑动摩擦力和摩擦角的概念。
会求解考虑滑动摩擦时单个刚体和简单平面刚体系的平衡问题。
(二)运动学(1) 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，会求点的运动轨迹，并能熟练地求解点的速度和加速度。
(2) 掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征、定轴转动刚体上各点速度和加速度的矢量表示法。
能熟练求解定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。
浅谈材料力学中简易法快速画梁的剪力图和弯矩图
浅谈材料力学中简易法快速画梁的剪力图和弯矩图杜超凡，陶阳（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225000）［摘要］文章以作用于梁上的横向分布力集度与剪力、弯矩的微分关系为基础，归纳总结了几种荷载作用下剪力图、弯矩图的特征。
掌握这些特征就能不写内力方程而根据外力直接画出相应的剪力图和弯矩图。
［关键词］剪力图；弯矩图；微分关系；积分关系［基金项目］2020年度扬州大学“课程思政”教学示范课程建设项目“材料力学”（131010341）［作者简介］杜超凡（1987—），男，山东威海人，工学博士，扬州大学建筑科学与工程学院土木系讲师，主要从事多体系统动力学与控制、计算力学教学与研究；陶阳（1964—），女，安徽宣城人，工学学士，扬州大学建筑科学与工程学院土木系副教授，主要从事工程力学测试与计算教学与研究。
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2021）04-0157-04［收稿日期］2020-08-13一、引言“材料力学”是工科学生的一门必修课，其中剪力图和弯矩图的绘制是本门课的重点也是难点，尤其对土木工程专业的学生而言尤为重要，也是后续课程“结构力学”的基础。
教材[１-３]中介绍的绘制剪力图和弯矩图的方法主要有两种：一种是用截面法写剪力方程和弯矩方程，再根据所列方程作图。
写剪力方程和弯矩方程的时候，要在外力荷载规律变化的截面进行分段，对于作用于梁上的荷载只有一种或两种的情况，对截面分段较少，所以这种方法简单、直观。
但若作用于梁上的荷载种类较多时，分段写剪力方程和弯矩方程将是一个非常烦琐的过程，而且极易出错，所以这种方法使用较少。
另一种方法是基于横向分布力集度与剪力、弯矩的微分关系和积分关系，根据剪力图和弯矩图在外力荷载作用下的规律，由控制截面上的内力值连线即可，不用写内力方程而直接画出相应的内力图。
这种方法简便、高效，也被称为简易法。
该方法的关键是要能熟练掌握不同荷载作用下剪力图和弯矩图的特征。
怎样快速绘制剪力图和弯矩图
怎样快速绘制剪力图和弯矩图3毛和业(黔南职业技术学院机电系,贵州,都匀558022)摘 要:在工程构件中,最常见的变形形式是弯曲变形和弯扭组合变形。
它们的强度计算必须以剪力图和弯矩图的绘制来找到危截面为前提,而这一绘制过程复杂,计算量大。
根据各种载荷的剪力图和弯矩图规律对这一过程进行简化,可找到一种学生易于掌握,且准确率高的方法。
关键词:剪力图;弯矩图;绘制;快速中图分类号:T B23 文献标识码:B 文章编号:1005-6769(2005)03-0081-03How to D raw the Shear i n g Force D i a gram and Bend i n g M o m en t D i a gram Rap i dlyMAO He -ye(Mechanical and Electr onic Depart m ent,Q iannan Vocati onal and Technical College,Duyun 558022,China )Abstract:I n structural me mbers,the defor mati on is usually caused by bending or by a combinati on of bending and t orsi on .W e calculate their strength based on finding the critical secti on by drawing the shearing force diagra m and bending moment diagra m that is relatively comp lex and needs l ots of work .Theref ore,according t o the regulati ons of shearing f orce diagra m and bending moment diagra m caused by different l oad models,this paper si m p lifies the p r ocess and finds an easy and accurate method .Key words:shearing f orce diagra m;bending moment diagra m;dra w;rap id1 引言 《工程力学》是工科各专业的一门重要的技术基础课,特别对于机电类专业,学生学习质量的好坏,对后续课程的学习,如《机械原理》《机械零件》《汽车理论》等乃至于对今后的工作至关重要。
运用简捷方法绘制剪力图和弯矩图2Mx
教学目标
1、掌握梁在不同外荷载作用下的内力变化规律； 2、能够根据梁的内力规律用简捷法快速绘制梁的内力图。
目录
6.3.1 M(x)、FQ(x)与q(x)之间的关系
6.3.2 M(x)、FQ(x)与q(x)之间的关系在绘制内力图时的应用
6.3 弯矩、剪力与分布荷载集度之间的关系
dFQ ( x ) dx q( x)
dM ( x ) FQ ( x ) dx
d 2 M ( x ) dFQ ( x ) q( x) 2 dx dx
dFQ ( x ) dx
q( x)
dM ( x ) FQ ( x ) dx
d 2 M ( x ) dFQ ( x ) q( x) 2 dx dx
说明： （1）此即适用于平面载荷作用情形 的平衡微分方程。 （2）根据上述微分方程，由 载荷变 化规律，即可推知内力FQ 、M 的变 化规律。
（3）要明确各式的物理意义。
物理意义：
1）FQ图上各点的斜率等于梁上对应位置处的分布载荷集度。 2）M图上各点的斜率等于梁上对应截面上的剪力值。当剪力 FQ =0时，弯矩图在对应截面处产生极值。 3）由q的正负判断M图的凹凸性。
D R A =58kN
1m 1m
G
1m
20 4 18 26 32.4 6 18
12
10
M图（单位kN·m）
MC 0 M A 20 M D 18 M E 26 M F 18 M G左 6 M G右 4
M B左 16
课 后 作 业
P181 （6）（d）
法求出这些控制截面的内力值，按比例绘出相应的内力竖标
，便定出了内力图的各控制点。
剪力-弯矩图-轻松搞定系列3
【例5】一桥式起重机，如图 a），桥架用32C工字钢制成。将其简化为一简支梁（图b），梁长
l =10m，自重不计。若最大起重载荷为F=35kN(含起重小车)，许用应力[σ]=130MPa，试校核梁
的强度。查型钢表得32C工字钢的抗弯截面系数WZ =760cm3 。
解：（ 1） 当小车行走至梁的中间时，梁的弯矩最大。 （是谁告诉你的？偷懒！ ） 解除约束，作梁的受力图（如图c）。 （2）求此时的支反力： l M 0 ； F l F 0； A B 2 F FB FA 2 (3)求最大弯矩：应用截面法，保留右段。 l F l F l M max FB 2 2 2 4 35 103 10 87500 (N m) 4 (4)求弯曲正应力：
-Pl
【例1】已知P、l，作弯矩图。解法二
解: （1）解除约束，画受力图——可省略。 （2）求支座反力——悬臂梁可不求支反力。 （3）应用截面法，保留截面右侧。 A x n n l P (+)
P
B
（4）写出剪力、弯矩方程：
①剪力方向：在截面右侧，外力向下剪力为正。 剪力方程：Q = P (0≤x≤l) ②弯矩方向：在截面右侧，外力矩顺时针为负。 弯矩方程：M(x)= -P(l-x) (0≤x≤l) （5）依方程画剪力图、弯矩图。
a
a
PB
qa
a
Q( x) qx
(0 x2 a)
+
1 qa 4
-
+
x
剪力图
【例6】试作图示梁的剪力图与弯矩图（续） Me=qa2 P = qa
（3）求弯矩方程： M ( x) PA x 3 qax (0 x1 a) 4 M ( x) PA x Me P( x a) 3 qax qa 2 qax qa 2 4 1 qax ( a x1 2 a) 4 1 M ( x) qx 2 (0 x2 a ) 2
《材料力学》中剪力图和弯矩图的快易绘图法
《材料力学》中剪力图和弯矩图的快易绘图法[摘要]在《材料力学》中，绘制平面弯曲梁的剪力图和弯矩图是“直梁的弯曲”一章中的重点和难点，传统的规律绘图法用到的一次函数、二次函数和导数等相关知识，对于数学基础不很扎实的中专生来说是很难理解的。
本文中作者利用几何图形的面积来绘制剪力图和弯矩图，其方法更为简便快捷。
[关键词]剪力图弯矩图面积在《材料力学》中，直梁的弯曲变形是杆件受力变形的基本形式之一，在对梁进行强度和刚度计算时，通常要画出剪力图和弯矩图（即把剪力方程和弯矩方程用函数图象表示出来）以便清楚地看出梁的各个截面上剪力和弯矩的大小、正负以及最大值所在截面的位置。
目前绘制剪力图和弯矩图最常用的规律绘图法中用到一次函数、二次函数和导数等相关知识，这对于数学基础不很扎实的中专生来说是很难理解的。
通过教学，作者在原有绘图方法的基础上，利用几何图形的面积代替一次函数、二次函数和导数来绘制剪力图和弯矩图的规律，谨供广大同仁参考。
具体方法为：从上至下依次画出直梁的受力分析图——剪力图（直角坐标系）——弯矩图（直角坐标系），其图象遵循“平行线——斜直线——抛物线”的顺序，其剪力和弯矩的变化值等于对应的上一个几何图形的面积，其它事宜与原方法同。
例：一外伸梁受力如图a)所示，已知P=6kN，q=2kN/m，a=1m，绘出梁的剪力图和弯矩图。
解：（1）求支座反力NA和MA选整个梁为研究对象，由平衡方程求得NA= 10kN，MA= 18kN.m。
（2）绘制剪力图A点作用有向上的集中载荷NA和逆时针转向的集中力偶MA，因集中力偶对剪力图没有影响，故剪力图只在集中力NA的作用下从零值向上突变10 kN；A、B点之间的剪力图为平行于x轴的直线；B点作用有向下的集中力P，剪力图向下突变P=6kN，变为4 kN；B、C之间的剪力图为平行于x轴的直线；CD 段作用有向下的均布载荷q=2kN/m，所以剪力图为从4 kN开始向下倾斜的直线，因此D点剪力值为4 kN -4 kN=0，如图b）所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《材料力学》中剪力图和弯矩图的快易绘图法[摘要]在《材料力学》中，绘制平面弯曲梁的剪力图和弯矩图是“直梁的弯
曲”一章中的重点和难点，传统的规律绘图法用到的一次函数、二次函数和导数等相关知识，对于数学基础不很扎实的中专生来说是很难理解的。
本文中作者利用几何图形的面积来绘制剪力图和弯矩图，其方法更为简便快捷。
[关键词]剪力图弯矩图面积
在《材料力学》中，直梁的弯曲变形是杆件受力变形的基本形式之一，在对梁进行强度和刚度计算时，通常要画出剪力图和弯矩图（即把剪力方程和弯矩方程用函数图象表示出来）以便清楚地看出梁的各个截面上剪力和弯矩的大小、正负以及最大值所在截面的位置。
目前绘制剪力图和弯矩图最常用的规律绘图法中用到一次函数、二次函数和导数等相关知识，这对于数学基础不很扎实的中专生来说是很难理解的。
通过教学，作者在原有绘图方法的基础上，利用几何图形的面积代替一次函数、二次函数和导数来绘制剪力图和弯矩图的规律，谨供广大同仁参考。
具体方法为：从上至下依次画出直梁的受力分析图——剪力图（直角坐标系）——弯矩图（直角坐标系），其图象遵循“平行线——斜直线——抛物线”的顺序，其剪力和弯矩的变化值等于对应的上一个几何图形的面积，其它事宜与原方法同。
例：一外伸梁受力如图a)所示，已知P=6kN，q=2kN/m，a=1m，绘出梁的剪力图和弯矩图。
解：（1）求支座反力NA和MA
选整个梁为研究对象，由平衡方程求得NA= 10kN，MA= 18kN.m。
（2）绘制剪力图
A点作用有向上的集中载荷NA和逆时针转向的集中力偶MA，因集中力偶对剪力图没有影响，故剪力图只在集中力NA的作用下从零值向上突变10 kN；
A、B点之间的剪力图为平行于x轴的直线；B点作用有向下的集中力P，剪力图向下突变P=6kN，变为4 kN；
B、C之间的剪力图为平行于x轴的直线；CD 段作用有向下的均布载荷q=2kN/m，所以剪力图为从4 kN开始向下倾斜的直线，因此D点剪力值为4 kN -4 kN=0，如图b）所示。
（3）绘制弯矩图
A点作用有逆时针转向的集中力偶MA= 18kN.m，故从A点零开始，向下突变18 kN.m，AB段剪力图为位于x轴上方且平行于x轴的直线，因此其弯矩
图为向上倾斜的直线，AB段弯矩的变化值为对应的剪力图围成的矩形的面积，即10kN×1 m =-10 kN.m，因此B点弯矩值为-18kN .m +10 kN.m =-8 kN.m；BC 段剪力图为位于x轴上方且平行于x轴的直线，因此其弯矩图为向上倾斜的斜直线，BC段弯矩的变化值为对应剪力图所围成的矩形的面积，即4kN×1 m =-4 kN.m，因此C点弯矩值为-8kN .m +4kN.m =--4 kN.m；CD段剪力图为向下倾斜的直线，因此其弯矩图为开口向下的抛物线，CD段弯矩的变化值为对应剪力图所围成的三角形的面积，即4kN×2 m/2 =-4 kN.m，因此D点弯矩值为-4kN .m +4kN.m =0kN.m，如图c）所示。
（4）检验
剪力图和弯矩图均从零开始，最终回到零点，可认为是正确的。
参考文献
[1]王亚双.工程力学[M].北京：中国计量出版社，2006.
[2]张二红，张华龙.小议《工程力学》中剪力图和弯矩图的规律绘图法[J].河北机电教育，2003（1）.。