受力分析计算.
有限元受力分析--结构梁-力-计算
有限元受力分析–结构梁-力-计算1. 前言受力分析是工程设计中至关重要的一环，能够帮助工程师完善设计并避免安全事故的发生。
在此，我们将介绍有限元受力分析在结构梁设计中的应用。
本文将重点讲解有限元受力分析的相关理论和计算方法。
2. 有限元受力分析有限元分析是数值计算的一种方法，可用于解决工程中的受力分析问题。
它把结构离散为有限个单元，然后对每个单元进行分析。
有限元分析可分为线性有限元分析和非线性有限元分析两种类型。
本文我们只讨论线性有限元分析。
在有限元分析中，结构被分解为离散的单元，每个单元都是基于解析解的一部分。
有限元的形状、尺寸和材料属性可以通过计算机程序进行定义。
使用数学模型和有限元方法，可以计算单元的应力、变形和应变，从而进行结构的受力分析。
3. 结构梁结构梁相信大家应该都知道，它是工程中最为常用的结构之一。
它具有一定的强度和刚度，可以支撑和传递载荷。
一般来说，结构梁通常由简单的杆件单元组成。
在进行结构梁受力分析时，我们需要考虑弯曲、剪切和挤压等不同形式的载荷，以及结构在工作条件下的应变和应力分布情况。
有限元受力分析对于这些问题的研究提供了很好的解决方案。
4.力的分析在受力分析中，载荷是非常关键的参数。
载荷可以是点载荷、均布载荷、集中荷载等。
在本文中，我们将分别介绍这些载荷类型的有限元分析方法。
4.1 点载荷分析点载荷通常是一个单点受到的载荷。
对于点载荷的有限元分析，我们可以通过构建一个网格模型，然后将点载荷作用在网格的节点上。
此外，还需要设定材料的弹性模量和截面的截面面积，以计算结构的应力和变形。
需要注意的是，点载荷分析过程中的网格划分应当尽量精细，以达到更为优秀的数值精度。
4.2 均布载荷分析均布载荷是沿着梁的长度方向均匀分布的载荷，例如一根梁的自重、荷载等。
在进行均布载荷的有限元分析时，我们可以在网格的中央位置放置均布载荷，然后将梁的边缘节点设置为固定的约束条件。
同样，需要设定材料的弹性模量和截面的截面面积以计算结构的应力和变形。
楼板受力分析跨度计算公式
楼板受力分析跨度计算公式楼板是建筑结构中承载楼层荷载的重要构件，其受力分析和跨度计算是设计过程中的重要环节。
在进行楼板设计时，需要根据楼板的跨度和荷载情况来确定楼板的尺寸和钢筋配筋，以保证楼板的安全性和稳定性。
本文将介绍楼板受力分析和跨度计算的基本原理和计算公式。
楼板受力分析的基本原理是根据楼板的跨度和荷载情况，利用力学原理和结构分析方法来确定楼板的受力状态。
在楼板受力分析中，需要考虑楼板的自重荷载、活荷载和其他附加荷载，以及楼板支座的约束条件和支座反力。
根据楼板的受力状态，可以确定楼板的弯矩、剪力和轴力分布，进而确定楼板的受力状态和受力性能。
在进行楼板跨度计算时，需要根据楼板的受力状态和跨度情况，利用结构分析方法和建筑设计规范来确定楼板的尺寸和钢筋配筋。
楼板的跨度计算是根据楼板的受力分析结果来确定楼板的有效跨度和配筋要求，以保证楼板的受力性能和使用性能。
在进行楼板跨度计算时，需要考虑楼板的受力状态、荷载情况、支座约束条件和楼板的几何形状等因素，以确定楼板的受力状态和受力性能。
楼板受力分析和跨度计算的基本原理和计算公式如下：1. 楼板的受力分析公式：在进行楼板的受力分析时，需要根据楼板的跨度和荷载情况，利用力学原理和结构分析方法来确定楼板的受力状态。
楼板的受力分析公式主要包括楼板的受力方程、楼板的受力图和楼板的受力分布等内容。
根据楼板的受力状态，可以确定楼板的弯矩、剪力和轴力分布，进而确定楼板的受力状态和受力性能。
2. 楼板的跨度计算公式：在进行楼板的跨度计算时，需要根据楼板的受力分析结果，利用结构分析方法和建筑设计规范来确定楼板的尺寸和钢筋配筋。
楼板的跨度计算公式主要包括楼板的有效跨度计算公式、楼板的配筋计算公式和楼板的受力性能计算公式等内容。
根据楼板的受力状态和跨度情况，可以确定楼板的有效跨度和配筋要求，以保证楼板的受力性能和使用性能。
在进行楼板受力分析和跨度计算时，需要考虑楼板的受力状态、荷载情况、支座约束条件和楼板的几何形状等因素，以确定楼板的受力状态和受力性能。
桁架结构的受力分析与计算
桁架结构的受力分析与计算桁架结构是一种由各种杆件连接而成的稳定结构，被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
在设计和建造桁架结构时，受力分析和计算是至关重要的步骤。
本文将介绍桁架结构的受力分析方法，并给出相应的计算步骤。
一、桁架结构的受力分析桁架结构由杆件和节点组成，杆件通常是直线段或曲线段，节点是连接杆件的固定点。
在受力分析中，需要确定每个节点和杆件的受力情况。
1. 节点的受力分析节点是桁架结构中的重要连接点，它承受着来自相邻杆件的受力。
对于单个节点，可以利用力平衡原理来进行受力分析。
首先，在水平方向上，所有受力要素的水平分力之和应等于零；其次，在竖直方向上，所有受力要素的竖直分力之和也应等于零。
通过解这两个方程，可以求得节点的受力。
2. 杆件的受力分析杆件是桁架结构中起支撑作用的构件，它们承受着来自外力和节点的受力。
在受力分析中，需要确定每个杆件的受力大小和方向。
根据静力平衡原理，杆件上的受力要满足力的平衡条件，即合力为零。
可以利用力的合成和分解的原理来进行受力分析，将受力分解为水平方向和竖直方向的分力。
通过解这些方程，可以求得杆件的受力。
二、桁架结构的受力计算在桁架结构的受力计算中，需要根据受力分析的结果来进行具体的计算。
主要涉及到以下几个方面。
1. 材料的选择和强度计算桁架结构中的杆件通常采用钢材、铝材等材料制作。
在进行强度计算时，需要考虑材料的强度和安全系数。
根据结构所受力的种类（拉力、压力或剪力），选择适当的强度计算公式和安全系数。
2. 荷载的计算桁架结构在使用过程中会承受各种形式的荷载，如静荷载、动荷载、地震荷载等。
荷载的计算是桁架结构设计的重要一环。
需要根据设计要求和建筑规范，合理计算各种荷载的大小和作用方向，以确定结构的强度和稳定性。
3. 结构的稳定性计算桁架结构在承受荷载作用时，需要保持结构的稳定性，避免产生倾覆和失稳等安全隐患。
在进行结构的稳定性计算时，需要考虑结构的整体平衡和节段局部稳定性问题。
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。
物体的受力分析及其运算技巧
15：如图所示，人与板一起匀速向左运动， 板与地面间的摩擦因数为μ，求： （1）地面对木板的摩擦力 （2）人对木板的摩擦力
（1）μ(M+m)g 向右
（2） 1 (M m)g
2
向左
13.运动员用双手握住竖直的滑杆匀速上攀和匀速下滑 时，运动员所受到的摩擦力分别是f1和f2，那么( ). (A)f1向下，f2向上，且f1=f2 (B)f1向下，f2向上，且f1>f2 (C)f1向上，f2向上，且f1=f2 (D)f1向上，f2向下，且f1=f2
14．如图所示，A重40N，B重80N。A、B之间，B 与地面之间的动摩擦因素均为μ=0.25。不计滑轮摩擦 和绳子的质量，要使B匀速运动，则水平拉力F为多 大？
注意：有摩擦力一定存在弹力；有弹力不一定 存在摩擦力。一个接触面上最多只可能有一个 摩擦力。
（4）检验：防止错力、多力和漏力。
注意事项： 1、不能总认为物体在运动方向上一定受到力的 作用。即在画力时要明确该力的施力物体是哪 一个。
2、受力分析是分析物体受到的力，不能把研究 对象对外界物体施加的力也画在受力图上。
动脑筋： 分析骑自行车匀速前进和推自行车 前进时，前后轮所受摩擦力的方向。
v1
v2
F2 F1
骑
F2
F1
推
例10.如图所示，木块放在粗糙的水平桌面 上，外力F1、F2沿水平方向作用在木块上， 木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N. 若撤去力F1，则木块受到的摩擦力是(
). (A)8N，方向向右 (B)8N，方向向左 (C)2N，方向向右 (D)2N，方向向左
例6．如图所示，水平传送带上的物体。
N
v
随传送带一起
G
如何计算物体在重力作用下的受力分析？
如何计算物体在重力作用下的受力分析？
计算物体在重力作用下的受力分析是一个基础但重要的物理问题。
首先，我们需要明确物体所受的重力。
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，单位是牛顿（N），也可以用地球的质量和物体的质量来计算。
其次，我们需要考虑物体的质量。
物体的质量是物体所含物质的量，单位是千克（kg）。
在地球上，物体的质量可以通过使用精密的测量仪器来测量，也可以通过物体的重量和重力加速度来计算。
接下来，我们需要计算物体所受的重力。
物体所受的重力可以用以下的数学公式表示：F = G * m1 * m2 / r^2，其中F是物体所受的重力，G是地球的质量，m1是地球的质量，m2是物体的质量，r是地球和物体之间的距离。
这个公式也说明了重力与物体质量的平方成正比，与地球和物体之间的距离的平方成反比。
最后，我们需要考虑物体的加速度。
在地球上，物体的加速度总是向下的，大小约为9.8m/s^2。
如果物体在静止状态下释放，那么它将以9.8m/s^2的加速度向下加速。
如果物体在空中自由落体时受到空气阻力的影响，那么它的加速度将会减小。
综上所述，计算物体在重力作用下的受力分析需要考虑物体的质量、地球的质量、物体和地球之间的距离以及物体的加速度等因素。
通过这些因素的计算和分析，我们可以更好地理解物体在重力作用下的运动规律和受力情况。
物体的受力分析与力矩的计算
物体的受力分析与力矩的计算在物理学中，物体的受力分析与力矩的计算是解决力学问题的基础。
通过分析物体所受的力和力矩，我们可以了解物体的运动状态和力的作用方式。
下面将重点讨论物体的受力分析和力矩的计算方法。
一、物体的受力分析物体在运动或静止状态下受到的力可以分为几种类型，包括重力、摩擦力、弹力等。
为了描述物体所受力的性质和情况，我们需要进行受力分析。
首先，重力是物体受到的基本力之一。
在地球表面上，物体的重力可以用公式F = mg进行计算，其中F为物体所受的重力，m为物体的质量，g为重力加速度。
重力的方向垂直于地面向下。
其次，摩擦力是在物体与其他物体接触时产生的力。
摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力两种类型。
静摩擦力是物体在静止状态下受到的力，动摩擦力是物体在运动状态下受到的力。
摩擦力的大小取决于物体之间的接触面积和表面的粗糙程度。
再次，弹力是物体被压缩或拉伸时产生的力。
当物体发生形变时，弹性力会使物体进行恢复。
弹力的大小与物体的形变量成正比。
除了上述力之外，物体还可能受到其他外力的作用，如空气阻力、浮力等。
根据具体情况，我们可以将这些力纳入受力分析中。
二、力矩的计算力矩是描述力对物体产生转动效果的物理量。
当一个力作用在物体上时，它会产生一个力矩，力矩的大小与力的大小、力的作用点到旋转轴的距离以及力与旋转轴之间的夹角有关。
力矩可以通过以下公式进行计算：τ = F × d × sinθ，其中τ为力矩，F为力的大小，d为力作用点到旋转轴的距离，θ为力与旋转轴之间的夹角。
当力矩为正值时，表示力会引起物体逆时针方向的转动；当力矩为负值时，表示力会引起物体顺时针方向的转动。
在静力学中，力矩的平衡条件是力矩的合为零。
当物体处于平衡状态时，所受的力矩总和为零，即∑(τ) = 0。
根据这个条件，我们可以解决平衡物体上力的大小、方向和作用点等问题。
总结物体的受力分析与力矩的计算是力学中的重要内容。
通过对物体所受力的分析，可以了解物体的运动状态和力的作用方式，而力矩的计算则可以帮助我们解决平衡问题。
静力学平衡状态下物体受力的分析与计算
静力学平衡状态下物体受力的分析与计算在静力学中，平衡是指一个物体处于静止状态或者匀速直线运动状态下，其受力合力为零的状态。
而静力学平衡状态下，物体的受力情况可以通过受力分析和计算来确定。
本文将就静力学平衡状态下物体受力的分析与计算进行探讨。
一、问题引入在物体处于静力学平衡状态下时，其受力情况可以通过作用在物体上的外力以及物体本身的重力来描述。
为了方便分析与计算，我们通常将外力分为水平方向的力和垂直方向的力。
二、受力分析在进行受力分析时，我们首先需要明确物体所受到的所有外力和重力的大小、方向以及作用点位置。
接下来，我们可以将这些受力以矢量的形式表示出来，并进行合力分解。
1. 合力分解对于物体所受到的多个力，我们可以将其分解为水平力和垂直力。
通过合力分解，我们可以得到水平方向上的合力以及垂直方向上的合力。
2. 力的平衡条件在静力学平衡状态下，物体所受的水平力和垂直力的合力都必须为零。
即所有水平方向上的力合力为零，所有垂直方向上的力合力为零。
根据这个原理，我们可以得到静力学平衡的两个基本条件：（1）∑F_horizo ntal = 0：物体受到的所有水平方向的力合力为零。
（2）∑F_vertical = 0：物体受到的所有垂直方向的力合力为零。
三、受力计算一旦我们完成了受力分析，我们就可以进行受力计算，并求解静力学平衡状态下物体所受到的各个力的大小。
1. 力的计算对于物体所受到的各个力，我们可以通过力的计算公式或者力的分解来求解其大小。
2. 力的方向在求解力的大小之后，我们还需要确定力的方向。
根据受力分析的结果，我们可以发现物体所受到的力的方向往往与物体所受到的支撑或者施力对象有关。
3. 力的作用点除了力的大小和方向外，力的作用点也是非常重要的。
力的作用点决定了力矩的大小，是静力学计算的关键。
四、力矩的计算对于物体所受到的力，除了进行合力分解和力的计算外，我们还可以通过力矩的计算来获得更多的受力信息。
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杆（塔）身强度验算
主要有以下四个方面的计算
（1）杆身主弯矩计算
（2）杆身轴向力的计算
（3）轴向力产生的偏心弯矩的计算
（4）杆塔强度验算
杆（塔）身强度验算
（1）杆身主弯矩计算 1）等径杆单点固定主弯矩数解法
图4-78为单点固定整立混凝土单杆时杆 身受力示意图。图中： q为杆身自重（均 布荷重）；P1 、P2 为横担、金具等的集中 荷载； F1为吊绳受力；RY为杆身支座垂直 杆身轴线的分力；Oc1 距离为H ； c1j1为 h1；c1K 为h3 ；clj2 为h2 ； γ为砼杆起立过 程中砼杆和地面夹角。则有：
主弯矩是由杆身自重、杆身支座反力及吊绳张力的垂 直杆身的分力产生的，它是杆塔的主要荷重，一般占杆塔 构件全部应力的70％～80％；附加弯矩是由杆身支座反力、 吊绳及制动钢绳张力的平行杆身分力，没有作用在杆身轴 线方向而引起的偏心弯矩，在普通杆塔施工中它对杆塔强 度影响较小；轴向力由杆身自重、杆身支座反力及吊绳张 力的平行杆身分力产生的，它对杆塔强度的影响，与主弯 矩相比要小得多。
杆（塔）身强度验算
（1）杆身主弯矩计算 3）多点固定起立主弯矩计算特点 两点固定则求出两个固定点的垂直杆身分力，如图4-81所示。 两固定点之间弯矩则成为自重弯矩和两部分集中力（支座反力及 c1点反力）弯矩之差值图4-82 。多点固定则依次类推。
杆（塔）身强度验算
（1）杆身主弯矩计算 3）多点固定起立主弯矩计算特点 两点固定则求出两个固定点的垂直杆身分力，如图4-81 所示。两固定点之间弯矩则成为自重弯矩和两部分集中力 （支座反力及 c1点反力）弯矩之差值图4-82 。多点固定则 依次类推。
双杆整立时设备受力的计算
当整立双杆时可将双杆化为单杆，计算杆塔重量 按双杆总重一半，抱杆受力和牵引钢绳受力只要将 按单杆计算数值乘2即得，而吊绳受力还要进行换算。 换算的原则是：单杆计算时的吊绳是按投影长度 考虑的，而实际吊绳长度 要长，故吊绳受力也要按 比例增加。
双杆整立时设备受力的计算
杆（塔）身强度验算
（3）轴向力产生的偏心弯矩的计算 偏心弯矩是由于吊绳、制动钢绳和砼杆绑扎时偏心，轴向分力 不作用在杆身轴心而引起。偏心弯矩的计算式为 Me0=N*e0 式中 Me0 ——偏心弯矩，N•m； N ——轴向力，N； e0 ——偏心距，m。 不同连接方式时偏心距的计算方法不同。砼杆和钢绳间用穿心 螺栓连接时，偏心距e0 =0 。砼杆和钢绳间绑扎时，制动绳在起立初 始位置时，一般假定偏心距e0 =1/3D （D为砼杆外径）。当砼杆入 底盘后，则偏心距 e0 =1/2D 。 注：弯矩叠加时，要注意方向和符号。
杆（塔）身强度验算
（1）杆身主弯矩计算 1）等径杆单点固定主弯矩数解法 ①Oc1 段主弯矩为
这段弯矩极大值发生在 数并等于零的位置，即
对γ取导
杆（塔）身强度验算
（1）杆身主弯矩计算 1）等径杆单点固定主弯矩数解法 ②Kcl段主弯矩：可从另一端起算在K向 j1 段按 增大；在 j1j2段，还应加入 力矩 ；在 j2c1段则还应加入 力矩 。这力矩是逐级增加 的，所以最大值发生在C1点
杆（塔）身强度验算
（4）杆塔强度验算 1）按弯矩验算砼杆强度 砼杆整立过程中砼杆强度，主要是受弯矩控制的。若砼杆极限 抗弯强度为MP ，整立过程中综合弯矩为M ，则其比值应满足
式中 K——砼杆整立过程中的强度安全系数。 根据《架空送电线路设计技术规程》规定：普通钢筋混凝土构 件强度设计安全系数，不应小于1.7；预应力混凝土构件强度设计安 全系数，不应小于1.8。在砼杆整立施工中， 可取1.8～2.5（一般可 取2.0）。 常用环形断面钢筋混凝上杆的极限抗弯强度可由图表查得。
。
设抱杆有效高度为 则吊绳的投影长度为:
，初始倾角为
，吊绳与杆身初始角为 ，
双杆根开为
时，吊绳实际长度 为：
为：
吊绳实际受力
也可用图解法，矩形三角形一条直角边为 则斜边即为 。
，另一条直角边为
，
杆（塔）身强度验算
杆塔整立过程中，杆塔承受着自重（包括均布和集中荷 重）、固定点反力、支点反力等荷重，使杆（塔）身产生 主弯矩、附加弯矩、轴向力和剪切力。由于剪切力对杆塔 强度影响很小，通常不必验算。
杆（塔）身强度验算
整体起立各部受力计算和分析
杆塔整体起立施工设计中，需要考虑的各部主要受力有： （1） 固定钢绳（千斤绳）的受力； （2）总牵引钢绳的受力； （3）抱杆本身的受力； （4）制动钢绳（攀根）的受力； （5）临时拉线（横绳）的受力。
4.5 整体起立各部受力计算和分析
一般施工计算中，并不要求杆塔起立全部过程中各部受力，只要根据起立瞬间 各部静力分析，换算出各部最大受力值，连乘以动荷系数、不平衡系数、及钢绳 安全系数作为各部所承受的综合计算力。各种起重索具之容许作用力要等于或小 于它们各自综合计算力。
杆（塔）身强度验算
（1）杆身主弯矩计算
4）双杆杆身主弯矩计算特点
整立双杆时，除了垂直荷重对杆身产生弯矩外，由于吊绳在双杆平 面内产生一指向双杆中心轴线的分力F1-2 ，如果绑扎点无补强横木 或横担来承受这个分力，则使杆身产生一个横向弯矩M2 ，这时杆 身主弯矩为 M1和 M2合成组成，两者相差90º ，故主弯矩M为
解方程 F sin F sin 0 2 1
F2 cos F1 cos N 0
制动钢绳静力T0的计算
T0 F1 cos G0
临时拉线受力t的计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 拔梢杆、宽基铁塔
t 0.5G0
t 0.7G0
110kV t 0.9G0
等径杆、窄基铁塔 35kV
整体起吊布置简化单线图
起立瞬间各部静力计算 砼杆重心高度H0的计算 等径杆荷重为均匀分布，而拔稍杆荷重为非均匀分布。
M 0 H0 G0
吊绳受力的合力F1的计算
吊绳合力
F1 G0 H 0 G0 H OE H sin
分吊绳受力
F11 F12 F1 2 cos
2
抱杆受力N及总牵引钢绳受力F2的计算