4.1.4  剪力方程和弯矩方程  剪力图和弯矩图

4.1.4 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图

(1)剪力方程和弯矩方程:一般情况下,梁横截面上的剪力和弯矩是随横截面的位置而变化的。设横截面沿梁轴线的位置用坐标x表示,则梁各横截面上的剪力和弯矩可表示为坐标x的函数,即FS=FSx)和M=Mx),以上两式表示沿梁轴线各横截面上的剪力和弯矩的变化规律,分别称为梁的剪力方程和弯矩方程。

(2)剪力图和弯矩图:以横截面上的剪力或弯矩为纵坐标,以横截面沿梁轴线的位置为横坐标,根据剪力方程或弯矩方程绘出FSx)和Mx)的图线,表示沿梁轴线各横截面上剪力或弯矩的变化情况,分别称为梁的剪力图和弯矩图。绘图时将正值的剪力或弯矩画在x轴的上侧,负值的剪力或弯矩画在x轴的下侧。

(3)剪力图和弯矩图的应用:应用剪力图和弯矩图可以确定梁的剪力和弯矩的最大值,及其所在截面的位置。

(4)剪力图和弯矩图的绘制步骤及规律

绘制步骤:①计算支反力;②分段,利用截面法或计算规律分别列出各段的剪力、弯矩方程;③作剪力、弯矩图。

规律:

1)在梁上外力不连续处(即在集中力、集中力偶作用处和分布载荷开始或结束处),梁的弯矩方程和弯矩图应该分段。对于剪力方程和剪力图,除去集中力偶作用处以外,也应分段列出或绘制。

2)集中力作用处,剪力图有突变,其左、右两侧横截面上剪力的代数差,即等于集中力值。而在弯矩图上的相应处则形成一个尖角。与此相仿,梁上受集中力偶作用处,弯矩图有突变,其左、右两侧横截面上的弯矩代数差,即等于集中力偶值,但在剪力图上相应处无变化。

3)全梁的最大剪力和最大弯矩可能发生在全梁或各段梁的边界截面,或极值点的截面处。

(5)刚架:各部分由刚节点连接成的框架结构称为刚架。

(6)静定刚架:内力可由静力平衡方程确定的刚架称为静定刚架。

(7)静定刚架内力:剪力、弯矩和轴力。

(8)静定刚架内力图符号的规定:弯矩图画在各杆的受压侧,不注明正、负号;剪力图及轴力图可画在刚架轴线的任一侧(通常正值画在刚架的外侧),注明正、负号。