剪力与弯矩

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梁的剪力和弯矩剪力图和弯矩图

梁的剪力和弯矩剪力图和弯矩图

2、计算1-1 截面旳内力 FA
3、计算2-2 截面旳内力
M2
F=8kN
FS1
M1 FS1 FA F 7kN M1 FA 2 F (2 1.5) 26kN m
q=12kN/m
FS2
FB
FS2 q 1.5 FB 11kN
M2
FB
1.5 q 1.5 1.5 2
30kN m
2
1
例题
求下图所示简支梁1-1与2-2截面旳剪力和弯矩。
F=8kN
q=12kN/m
A 2m
FA 1.5m
1 1 1.5m
2
B
2
1.5m
3m
FB
解: 1、求支反力
3 M B 0 FA 6 F 4.5 q 3 2 0 FA 15kN
Fy 0 FA FB F q 3 0 FB 29kN
梁任意横截面上旳剪力,等于作用在该截面左边 (或右边)梁上全部横向外力旳代数和。截面左 边向上旳外力(右边向下旳外力)使截面产生正旳 剪力,反之相反。【左上右下为正,反之为负】 梁任意横截面上旳弯矩,等于作用在该截面左 边(或右边)全部外力(涉及外力偶)对该截面 形心之矩旳代数和。截面左边(或右边)向上旳 外力使截面产生正弯矩,反之相反。【左顺右逆 为正,反之为负】
一、梁平面弯曲旳概念
1、平面弯曲旳概念
弯曲变形:作用于杆件上旳外力垂直于杆件旳轴线,使 杆旳轴线由直线变为曲线。
平面弯曲:梁旳外载荷都作用在纵向对称面内时,则梁旳轴 线在纵向对称面内弯曲成一条平面曲线。
q F
Me 纵 向
对称面
B
A
x
y FAy
FBy
以弯曲变形为主旳直杆称为直梁,简称梁。 平面弯曲是弯曲变形旳一种特殊形式。

剪力与弯矩的计算方法

剪力与弯矩的计算方法

§7-2剪力与弯矩一、剪力和弯矩根据作用在梁上的已知载荷,求出静定梁的支座反力以后,梁横截面上的内力可利用前面讲过的“截面法”来求解,如图7-8a 所示简支梁在外力作用下处于平衡状态,现在讨论距A 支座距离为x 的m m -截面上的内力。

图7-8简支梁指定截面的剪力、弯矩计算根据截面法计算内力的基本步骤“切、代、平”,计算梁的内力的步骤为:①、首先根据静力平衡方程求支座反力Ay F 和By F ,为推导计算的一般过程,暂且用Ay F 和By F 代替。

②、用截面假想沿m m -处把梁切开为左、右两段,如图7-8b、7-8c 所示,取左段梁为脱离体,因梁原来处于平衡状态,所以被截取的左段梁也同样保持平衡状态。

从图7-8b 中可看到,左段梁上有一向上的支座反力Ay F 、向下的已知力1P 作用,要使左段梁不发生竖向移动,则在m m -截面上必定存在一个竖直方向的内力S F 与之平衡;同时,Ay F 、1P 对m m -截面形心O 点有一个力矩,会引起左段梁转动,为了使其不发生转动,在m m -截面上必须有一个力偶矩M 与之平衡,才能保持左段梁的平衡。

S F 和M 即为梁横截面上的内力,其中内力S F 使横截面有被剪开的趋势,称为剪力;力偶矩M 将使梁发生弯曲变形,称为弯矩。

由于外载荷的作用线垂直于梁的轴线,所以轴力为零,通常不予考虑。

剪力S F 和弯矩M 的大小可由左段梁的静力平衡方程来求解。

由0=∑Y 得:10Ay S F P F --=,得1S Ay F F P =-由0o M =∑得:()01=+-+-M a x P x F Ay 得()a x P x F M Ay --=1如图7-8c 所示,如果取右段梁为脱离体,同样可求得m m -截面的剪力S F 和弯矩M 。

根据作用力与反作用力原理,右段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 与左段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 应大小相等,方向相反。

梁的剪力、弯矩方程和剪力、弯矩图

梁的剪力、弯矩方程和剪力、弯矩图

5.4.1 梁的剪力、弯矩方程和剪力、弯矩图梁在外力作用下,各个截面上的剪力和弯矩一般是不相等的。

若以横坐标表示横截面沿梁轴线的位置,则剪力Q 和弯矩M 可以表示为坐标的函数,即它们分别称为梁的剪力方程和弯矩方程。

与绘制轴力图或扭矩图一样,可用图线表明梁的各截面上剪力和弯矩沿梁轴线的变化情况。

作图时,取平行于梁轴线的直线为横坐标轴,值表示各截面的位置;以纵坐标表示相应截面上的剪力、弯矩的大小及其正负,这种表示梁在各截面上剪力和弯矩的图形,称为剪力图和弯矩图。

例5-1 简支梁AB 承受承受均布荷载作用,如图 5 - 10a 所示。

试列出剪力方程和弯矩方程,并绘制剪力图和弯矩图。

解:(1) 计算支反力以整梁为研究对象,利用平衡条件计算支反力。

由于简支梁上的载荷对于跨度中央截面是对称的,所以 A 、 B 两端的支反力应相等,即(1)方向如图。

(2) 建立剪力、弯矩方程以梁左端A 为的坐标原点,取坐标为的任意横截面的左侧梁段为研究对象。

设截面上的剪力Q () 、弯矩M () 皆为正,如图5-10b 所示。

由平衡方程将(1) 式代入上面两式,解得( 2 )( 3 )(2) 、(3) 两式分别为剪力方程和弯矩方程。

(3) 绘制剪力图、弯矩图由式(2) 可知,剪力图为一直线。

只需算出任意两个截面的剪力值,如A 、B 两截面的剪力,即可作出剪力图,如图5 - 10c 所示。

由式(3) 可知,弯矩图为一抛物线,需要算出多个截面的弯矩值,才能作出曲线。

例如计算下列五个截面的弯矩值:当时, M =0 ;当时,;当时,。

由此作出的弯矩图,如图5-10d 所示。

由剪力图和弯矩图可知,在靠近A 、B 支座的横截面上剪力的绝对值最大,其值为在梁的中央截面上,剪力Q =0 ,弯矩为最大,其值为例5-2 简支梁AB 承受集中力偶M0作用,如图 5 - 11a 所示。

试作梁的剪力图、弯矩图。

解:(1) 计算支反力由平衡方程分别算得支反力为反力R A的方向如图,R B为负值,表示其方向与图 5 - 11a 中假设的方向相反。

(整理)剪力与弯矩的计算方法.

(整理)剪力与弯矩的计算方法.

§7-2剪力与弯矩一、剪力和弯矩根据作用在梁上的已知载荷,求出静定梁的支座反力以后,梁横截面上的内力可利用前面讲过的“截面法”来求解,如图7-8a 所示简支梁在外力作用下处于平衡状态,现在讨论距A 支座距离为x 的m m -截面上的内力。

图 7-8 简支梁指定截面的剪力、弯矩计算 根据截面法计算内力的基本步骤“切、代、平”,计算梁的内力的步骤为:①、首先根据静力平衡方程求支座反力Ay F 和By F ,为推导计算的一般过程,暂且用Ay F 和By F 代替。

②、用截面假想沿m m -处把梁切开为左、右两段,如图7-8b 、7-8c 所示,取左段梁为脱离体,因梁原来处于平衡状态,所以被截取的左段梁也同样保持平衡状态。

从图7-8b 中可看到,左段梁上有一向上的支座反力Ay F 、向下的已知力1P 作用,要使左段梁不发生竖向移动,则在m m -截面上必定存在一个竖直方向的内力S F 与之平衡;同时,Ay F 、1P 对m m -截面形心O 点有一个力矩,会引起左段梁转动,为了使其不发生转动,在m m -截面上必须有一个力偶矩M 与之平衡,才能保持左段梁的平衡。

S F 和M 即为梁横截面上的内力,其中内力S F 使横截面有被剪开的趋势,称为剪力;力偶矩M 将使梁发生弯曲变形,称为弯矩。

由于外载荷的作用线垂直于梁的轴线,所以轴力为零,通常不予考虑。

剪力S F 和弯矩M 的大小可由左段梁的静力平衡方程来求解。

由0=∑Y 得: 10Ay S F P F --=,得 1S Ay F F P =- 由0o M =∑得: ()01=+-+-M a x P x F Ay 得 ()a x P x F M Ay --=1 如图7-8c 所示,如果取右段梁为脱离体,同样可求得m m -截面的剪力S F 和弯矩M 。

根据作用力与反作用力原理,右段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 与左段梁在m m -截面上的剪力S F 和弯矩M 应大小相等,方向相反。

剪力图和弯矩图方法

剪力图和弯矩图方法

剪力图和弯矩图方法
剪力图和弯矩图是结构力学中常用的分析工具,用于分析和设计结构的受力情况。

以下是剪力图和弯矩图的制作方法:
剪力图:
1. 绘制结构图:首先画出结构的几何形状和受力情况的示意图。

2. 确定剪力方向:根据结构受力情况,确定每个截面上的剪力方向,通常用箭头表示。

3. 确定剪力大小:根据结构受力平衡条件,确定每个截面上的剪力大小。

4. 画出剪力图:根据确定的剪力方向和大小,在结构示意图上相应位置上画出对应的剪力图。

弯矩图:
1. 绘制结构图:首先画出结构的几何形状和受力情况的示意图。

2. 确定截面位置:根据需要绘制弯矩图的位置,确定绘制弯矩图的截面位置。

3. 确定剪力大小:根据结构受力平衡条件,确定每个截面上的截面剪力大小。

4. 确定截面抵抗矩:根据截面形状,计算每个截面上的截面抵抗矩。

5. 计算弯矩:根据截面抵抗矩和截面剪力大小,计算每个截面上的弯矩大小。

6. 画出弯矩图:根据计算得到的弯矩大小,在结构示意图上相应位置上画出对应的弯矩图。

在绘制剪力图和弯矩图时,需要考虑结构的几何形状、支座条件、荷载情况等因
素,同时应满足受力平衡条件和连续性要求。

这些图形分析的结果可以帮助工程师评估结构的受力情况,进行结构设计和优化。

剪力图和弯矩图

剪力图和弯矩图

悬臂梁的剪力图和弯矩图如下:内力定律图如下1.当剪力图与x轴平行时,弯矩图在空载区域为斜线。

当剪力图为正时,弯矩图向下倾斜。

当剪切图为负时,弯矩图向上倾斜。

均匀载荷的定律是:载荷向下,剪力向下,凹面弯矩向上。

3.当施加集中力时,剪切图突然改变,突变的绝对值等于集中力的大小,弯矩图转动。

4.当集中耦合作用时,力矩图突然改变,突变的绝对值等于集中耦合的耦合力矩。

剪切图没有变化。

5.在零剪切力下有一个弯矩的极值弯矩图摘要规则如下:1.在梁的某一段中,如果没有分布载荷,即Q(x)= 0,则可以从D?看到。

M(x)/ DX?2 = q(x)= 0,其中m(x)是X的函数,弯矩图是斜线。

2.在梁的某一截面上,如果施加了分散载荷,即Q(x)=常数,则d≥d。

2m(x)/ DX?2 = q(x)=常数可以得出,m(x)是X的二次函数。

矩图是抛物线。

3.如果在梁的某个部分中fs(x)= DM(x)/ DX = 0,则此部分上的弯矩存在一个极值(最大值或最小值)。

即,弯矩的极值出现在剪切力为零的截面上。

根据以上绘制规则,可以准确地绘制悬臂梁在集中荷载和均匀荷载作用下的剪力图和弯矩图。

扩展数据弯矩叠加原理相同的光束AB承受Q和M0载荷,仅Q和M0。

当Q和M0共同作用时,VA = QL / 2 + M0 / L与= QL / 2 + M0 / L从计算结果可以看出,梁的反作用力和弯矩都是载荷(Q,M0)的一阶函数,即反作用力或弯矩与载荷呈线性关系。

在这种情况下,由G和M0共同作用产生的反作用力或弯矩等于由G和M0单独作用所产生的反作用力或弯矩的代数和。

这种关系不仅存在于本例中,还存在于其他机械计算中,也就是说,只要反作用力,弯矩(或其他量)和载荷是线性的,则由多个载荷引起的反作用力和弯矩(或其他量)等于所引起的反作用力和弯矩(或其他量)分别由每个负载。

这种关系称为叠加原理。

应用叠加原理的前提是构件在变形小的情况下,并且每个载荷对构件的影响都是独立的。

梁的剪力和弯矩.剪力图和弯矩图

2、集中力偶作用处,M图发生
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 4.5kN m
2kN m
D
A
C
B
FA 10kN
1m 2m
2m
7
3
x 1.56 2
3
2
2.44 2
E FB 2kN 1m
kN
kNm
例题
4.10
4kN m
6kN
1m
1m
4.5
kN
FL
0 xL 0x L
kNm
例题 4.6
图示外伸梁,,试作剪力图和弯矩图.
20kN 40kN m
X1 A 1m 35kN
15
20
kN
20
10kN m
4m
2.5
FS x1 20kN
X2
B
0 x1 1
25kN
M x1 20x1
0 x1 1
FS x2 25 10x2
2Fl
lC
l
FCs
l
C MC
2Fl
FCs
MC
C
l
F
B D
FCs F FCs F
MC Fl MC Fl
MC 2Fl Fl 0
F
B
D
FDs
MD
F
DB

FDs F MD 0
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; ❖顺时针引起正弯矩,逆时针引起负弯矩。
剪力图是斜直线. 弯矩图是二次抛物线.

剪力图和弯矩图

悬臂梁的剪力图和弯矩图如下:内力规律图如下1当剪力图与x轴平行时,弯矩图在空载区是倾斜的。

当剪力图为正时,弯矩图向下倾斜。

当剪切图为负时,弯矩图向上倾斜。

均布荷载的规律是:荷载向下,剪力向下,凹弯矩向上。

三。

当施加集中力时,剪切图突然变化,突变的绝对值等于集中力的大小,弯矩图旋转。

4集中联轴器动作时,转矩图发生突变,突变的绝对值等于集中联轴器的耦合转矩。

剪切图像没有更改。

5在零剪力作用下,存在一个弯矩极值弯矩图汇总规则如下:1在梁的某一截面上,如果没有分布荷载,即Q(x)=0,则D?看。

M(x)/DX?2=q(x)=0,其中m(x)是x的函数,弯矩图是对角线。

2在梁的某一截面上,如果施加分布荷载,即Q(x)=常数,则d≥d.2m(x)/DX?2=q(x)=常数可以得出m(x)是x的二次函数,力矩图是抛物线。

三。

如果在梁的某个部分fs(x)=DM(x)/DX=0,则该部分的弯矩存在极值(最大值或最小值)。

也就是说,弯矩的极值出现在剪力为零的截面上。

根据上述绘图规则,可准确绘制集中荷载和均布荷载作用下悬臂梁的剪力图和弯矩图。

扩展数据弯矩叠加原理相同的梁AB承受Q和M0荷载,只有Q和M0。

当Q和M0一起工作时,VA=QL/2+M0/L 和=QL/2+M0/L从计算结果可以看出,梁的反力和弯矩是荷载的一阶函数(Q,M0),即反力或弯矩与荷载呈线性关系。

在这种情况下,G和M0共同作用产生的反作用力或弯矩等于G 和M0单独作用产生的反作用力或弯矩的代数和。

这种关系不仅存在于本例中,也存在于其他机械计算中。

也就是说,只要反作用力、弯矩(或其他量)和荷载是线性的,则由多个荷载引起的反作用力和弯矩(或其他量)分别等于每个荷载的反作用力和弯矩(或其他量)。

这种关系叫做叠加原理。

应用叠加原理的前提是构件处于小变形状态,各荷载对构件的影响是独立的。

剪力图和弯矩图(基础)

轴,。

以表(a)(c)(1)(2) (3)≤ (4) 以剪力图是平行于轴的直线。

段的剪力为正,故剪力图在轴上方;段剪力为负,故剪力图在轴之下,如图8-12(b )所示。

由式(2)与式(4)可知,弯矩都是的一次方程,所以弯矩图是两段斜直线。

根据式(2)、(4)确定三点,, ,由这三点分别作出段与段的弯矩图,如图8-12(c )。

例8-4 简支梁受集度为的均布载荷作用,如图8-13(a )所示,作此梁的剪力图和弯矩图。

图8-13解 (1)求支反力 由载荷与支反力的对称性可知两个支反力相.即(2)列出剪力方程和弯矩方程 以梁左端为坐标原点,选取坐标系如图所示。

距原点为的任意横截面上的剪力和弯矩分别为x C l x AC x BC x x 0=x 0)(=x M a x =l Fabx M =)(l x =0)(=x M AC BC AB q A x解 (1)求支反力 由静力平衡方程,得(2)列剪力方程和弯矩方程 由于集中力作用在处,全梁内力不能用一个方程来表示,故以为界,分两段列出内力方程段0<≤ (1)0≤< (2)段 ≤< (3)≤≤(4) (3) 画剪力图和弯矩图 由式(1)、(3)画出剪力图,见图8-14(b );由式(2)(4)画出弯矩图,见图8-14(c )。

二、弯矩、剪力与分布载荷集度之间的微分关系在例8-4中,若将的表达式对取导数,就得到剪力。

若再将的∑=0)(x M A ∑=0)(x M B m C C AC l mF x F A Q ==)(x a xl m x F x M A ==)(x a BC l mF x F A Q ==)(a x l mx l mm x F x M A -=-=)(a x l )(x M x )(x F Q )(x F Q表达式对取导数,则得到载荷集度。

这里所得到的结果,并不是偶然的。

实际上,在载荷集度、剪力和弯矩之间存在着普遍的微分关系。

现从一般情况出发加以论证。

剪力图和弯矩图


梁的剪力方程
V=V (x)
梁的弯矩方程
M=M(x)
剪力图和弯矩图
以梁横截面沿梁轴线的位置为横坐标,以垂直 于梁轴线方向的剪力或弯矩为纵坐标,分别绘 制表示V (x)和M(x)的图线。这种图线分别称为 剪力图和弯矩图,简称V图和M图。绘图时一 般规定正号的剪力画在x轴的上侧,负号的剪 力画在x轴的下侧;正弯矩画在x轴下侧,负弯 矩画在x轴上侧,即把弯矩画在梁受拉的一侧。
画剪力图和弯矩图时,一定要将梁正确分段, 分段建立方程,依方程而作图
例题1 简支梁受均布荷载作用,如图示, 作此梁的剪力图和弯矩图。
解:1.求约束反力 由对称关系,可得:
2、建立内力方程
V x
RA
qx
1 2
ql
qx
(0<x<l)
3、依方程作剪力图和弯矩图
Vmax=
1 ql 2
Mmax 1 ql 2 8
例2 简支梁受集中荷载作用,如图示, 作此梁的剪力图和弯矩图。
1.求约束反 力 2、分段建立方程 AC段: V
CB段: V
3、依方程而作图
例题3 简支梁受集中力偶作用,如图示,试画梁的剪 力图和弯矩图。 解:1.求约束反力
2.列剪应力方程和弯矩方程 AC段: V
CB段:V
3、依方程而作图
荷载图、剪力图、弯矩图的规律
(kN)
E
3
x=3.1m
3
2.2
(kN·m)
1.41 3.8
FB 3.8
CA和DB段:q=0,V图为水平线, M图为斜直线。
AD段:q<0, V 图为向下斜直线, M图为下凸抛物线。
2.作剪力图和弯矩图
由剪力图和弯矩图可知:
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FS (+ ) FS (−) FS (+)
FS (−)
②弯矩M:使梁变成凹形的为正弯矩;使梁变成凸形的为负弯矩。 弯矩 :使梁变成凹形的为正弯矩;使梁变成凸形的为负弯矩。 M(+) M(+) M(–)
左上右下剪力为正, 左上右下剪力为正,左顺右逆弯矩为正
3
M(–)
剪力与弯矩计算
FS-剪力 M-弯矩
MD− =F⋅0=0 =
FSA = ( ∑Fi ↑) − ( ∑Fj ↓)
M A = ( ∑ M A ( Fi ) ) + ∑ M e (顺) − ( ∑ M A ( Fj ) ) − ∑ M e (逆)
如果以A右侧部分为研究对象,剪力的计算公式与之相反, 如果以 右侧部分为研究对象,剪力的计算公式与之相反, 右侧部分为研究对象 而弯矩的计算公式变为减顺时针的外力矩加上逆时针的外力 矩。
6
计算方法与步骤 假想地将梁切开, 假想地将梁切开,并任选一段为研究对象
画所选梁段的受力图, 画所选梁段的受力图,FS 与 M 宜均设为正 由 ΣFy =0 计算 FS 由 ΣMC =0 计算 M,C 为截面形心 ,


例 3-1 计算横截面 、横截面 +与 D-的剪力与弯矩。 计算横截面E 横截面A 的剪力与弯矩。
5
简言之: 简言之: 1 、 梁的任一横截面上的剪力在数值上等于该截面一 左侧或右侧)所有的竖向外力( 侧(左侧或右侧)所有的竖向外力(包括斜向外力的竖 向外力)的代数和。 向外力)的代数和。 2、 梁的任一横截面上的弯矩在数值上等于该截面一侧 左侧或右侧)所有的外力(包括外力偶) (左侧或右侧)所有的外力(包括外力偶)对该截面形 心的力矩的代数和。 心的力矩的代数和。
∑Fy = 0, FAy − F1 − FS = 0
故 FS =FAy−F1 故 M=FAyb−F1(b−a)
n i=1
∑MC = 0,
M + F (b − a) − FAyb = 0 1
FS =∑ Fi )一侧 (
i=1 n
M=∑ mCi )一侧 (
内力的直接求法: ★ ★ 内力的直接求法:
上的内力时, 点左侧部分为研究对象, 1、求任意截面 A上的内力时,以 A 点左侧部分为研究对象, 上的内力时 内力计算式如下,其中Fi 、 Fj 均为 A 截面左侧的所有向上 内力计算式如下,其中 和向下的外力。 和向下的外力。
§5-3 剪力与弯矩
剪力与弯矩 正负符号规定 剪力与弯矩计算 例题
1
剪力与弯矩
FS-剪力 M-弯矩
剪力- 剪力-作用线位于所切横截面的内力 弯矩- 弯矩-矢量位于所切横截面的内力偶矩
正负符号规定
内力的正负规定: 内力的正负规定: ①剪力FS: 剪力 绕研究对象顺时针转为正剪力;反之为负。 绕研究对象顺时针转为正剪力;反之为负。
FAy = 2F
FBy = 3F
解: :
∑F = 0, F
y
SE
+ FAy = 0
FSE =−FAy =−2F
l ME =Me −FAy⋅ =0 2
l MC =0, ME +FAy⋅ −Me =0 ∑ 2
F A+ = −FAy = −2F S
MA+ = Me − FAy ⋅ ∆ =Fl
FSD− =F
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