梁的剪力方程和弯矩方程 常用弯矩图

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1、5-7试列出下列梁的剪力方程和弯矩方程,并画出剪力图和弯矩图。lFRBFRAMeA1、 解:首先求出支座反力。考虑梁的整体平衡由 得 由 Me/l得 则距左端为x的任一横截面上的剪力和剪力图 弯矩表达式为:Me弯矩图 剪力方程为常数,表明剪图应是一条平行梁轴线的直线;弯矩方程是x的一次函数,表明弯矩图是一条斜直线。(如图)FRCFRBBl0.5lCAq 2、解:首先求出支座反力。考虑梁的平衡由 得 0.125ql0.5ql剪力图0.125ql2弯矩图由 得 则相应的剪力方程和弯矩方程为:AB段:()BC段:()AB段剪力方程为x1的一次函数,弯矩方程为x1的二次函数,因此AB段的剪力图为斜直线

2、,弯矩图为二次抛物线;BC段剪力方程为常数,弯矩方程为x2的一次函数,所以BC段剪力图为平行梁轴线的水平线段,弯矩图为斜直线。(如图)5-9 用简便方法画下列各梁的剪力图和弯矩图。=5KN/mMe =8KN.mFRBFRACAB4m2mq 剪力图12KN8KN弯矩图6.4KN.M8KN.M(2)解:由梁的平衡求出支座反力:AB段作用有均布荷载,所以AB段的剪力图为下倾直线,弯矩图为下凹二次抛物线;BC段没有荷载作用,所以BC段的剪力图为平行梁轴线的水平线段,弯矩图为直线。在B支座处,剪力图有突变,突变值大小等于集中力(支座反力FRB)的大小;弯矩图有转折,转折方向与集中力方向一致。(如图)(5

3、)解:由梁的平衡求出支座反力:FRBFRADF =2KNq =4kN/m2m1m1mABCAB与BC段没有外载作用,所以AB、BC段的剪力图为平行梁轴线的水平线段,弯矩图为直线;CD段作用均布荷载,所以CD段的剪力图为下倾直线,弯矩图为下凹二次抛物线。剪力图6.5KN1.5KN3.5KN弯矩图5.3KN.m3.5KN.m在B处,剪力图有突变,突变值大小等于集中力F的大小;弯矩图有转折,转折方向与集中力方向一致。(如图)(7)aaBqACq剪力图qa弯矩图qa2 解:AB段作用有均布荷载(方向向下),所以AB段的剪力图为下倾直线,弯矩图为下凹二次抛物线;BC段作用有均布荷载(方向向上),所以BC

4、段的剪力图为上倾直线,弯矩图为上凸直线。(如图)5.14试用叠加法画下列各梁的弯矩图。(1)+BCAF =10KNMe =6KN.m3m3mBCAMe =6KN.m3m3mBCAF =10KN3m3m=+=弯矩图12KN.m6KN.m6KN.m15KN.m(4)+=0.5l0.5l0.5lDCBAqF =0.25ql0.5l0.5l0.5lDCBAF =0.25ql0.5l0.5l0.5lDCBAq弯矩图+=0.0625ql20.125ql20.125ql2题型:计算题题目:试作图所示悬臂梁AB的剪力图和弯矩图。【解】1、列剪力方程和弯矩方程取坐标原点与梁左端点A对应。选取距梁左端点A为x的任

5、一截面,如图(a)所示,以该截面左侧梁段上的外力,写该截面上的剪力和弯矩表达式,即可得到梁AB的剪力方程和弯矩方程为上面两式后的括号内,表明方程适用范围。由于截面A,B处有集中力作用,则其剪力为不定值,第一式的适用范围为。由于截面B有集中力偶作用,则其弯矩也为不定值,第二式的适用范围为关于这个问题,待后面作进一步说明。2、作剪力图和弯矩图剪力方程表明,梁各截面上的剪力都相等,因此剪力图应是一条平行于横轴的直线。取直角坐标系x,画出梁的剪力图为一水平直线。因各横截面的剪力为负值,故画在横轴下面,如图(b)所示。弯矩方程表明,弯矩M是x的一次函数,因此弯矩图应是一条倾斜直线。可以确定其上两点,在x

6、 = 0处,M=0;在x=L处(应理解为x略小于L处),M=PL。取直角坐标系OxM,表示弯矩的纵坐标以向下为正,画出梁的弯矩图,如图(c)所示。由图可见,最大弯矩发生在固定端B稍偏左的横截面上,其值为常见问题题2题型:计算题题目:试作图(a)所示简支梁AB的剪力图和弯矩图。【解】1、求支座反力由梁的平衡方程,可求得支座A,B两处的反力为2、列剪力方程和弯矩方程取坐标原点与梁左端点A对应。列出梁AB的剪力方程和弯矩方程为3、作剪力图和弯矩图剪力方程表明,剪力是x的一次函数,剪力图应是一条倾斜直线。因此,只要确定其上两点,即可绘出该梁的剪力图。在处(应理解为x略大于0), ;处(应理解为x略小于

7、),。画出梁的剪力图,如图(b)所示。由剪力图可见,该梁最大剪力发生在支座内侧的横截面上,其值为弯矩方程表明,弯矩M是x的二次函数,弯矩图应是一条抛物线。因此,只要确定其上三个点,即可绘出该梁的弯矩图。在处,M=0;在处,M=0;在处, 。画出弯矩图,如图6-12(c)所示。由弯矩图可见,该梁最大弯矩发生在梁的跨中截面处,其值为在此截面上剪力为零。常见问题题3题型:计算题题目:试作图(a)所示简支梁AB的剪力图和弯矩图。【解】1、求支座反力由梁的静力平衡方程,可求得支座A,B两处的反力为2、列剪力方程和弯矩方程当作用在梁上的外力不连续时,通常不能角一个方程描述全梁的剪力或弯矩,必须分段研究。在

8、该例题中,集中力P把梁分成AC和CB两段,这两段梁的剪力方程和弯矩方程分别为AC段:CB段: 3、作剪力图和弯矩图两段梁的剪力方程表明,两段梁的剪力图均为水平直线。画出梁的剪力图,如图(b)所示。由剪力图可见,在集中力P作用的C处,其左右两侧横截面上剪力的数值分别为和,剪力图发生突变,其突变值等于集中力P的大小。由此可得,在集中力作用处剪力图发生突变,其突变值等于该集中力的大小。如果ba,则最大剪力发生在AC段梁的任一截面上,其值为两段梁的弯矩方程表明,两段梁的弯矩图均为倾斜直线。画出梁的弯矩图,如图 (c)所示。由弯矩图可见,AC和CB两段梁的弯攀图两直线斜率不同,在C处形成向下凸的“尖角”

9、,而剪力图在此处改变了正、负号。最大弯矩发生在集中力P作用的截面上,其值为如果a=b,则最大弯矩的值为常见问题题4题型:计算题题目:试作图(a)所示简支梁AB的剪力图和弯矩图。【解】1、求支座反力由梁的静力平衡方程,可求得支座A,B两处的反力为2、列剪力方程和弯矩方程集中力偶Me把梁分成AC和CB两段,这两段梁的剪力方程和弯矩方程分别为AC段: CB段: 3、作剪力图和弯矩图在集中力偶作用处的左、右梁段上,剪力方程相同,全梁剪力图为一水平直线。画出梁的剪力图,如图(b)所示示。由剪力图可见,在集中力偶作用处,剪力图并不发生突变,即集中力偶不影响剪力图。两段梁的弯矩方程表明,两段梁的弯矩图均为倾

10、斜直线。画出梁的弯矩图,如图(c)所示。由弯矩图可见,在集中力偶从作用的C处,其左右两侧横截面上弯矩的数值分别为和,弯矩图发生突变,其突变值等于集中力偶Me的大小。由此可得,在集中力偶作用处弯矩图发生突变,其突变值等于该集中力偶的大小。如果ba,则最大弯矩发生在集中力偶从作用处右侧横截面上,其值为常见问题题5题型:计算题题目:试作图示简支梁的剪力图和弯矩图。【解】1、求支座反力由梁的静力平衡方程可知,支座A,B的反力为2、列剪力方程和弯矩方程当梁上荷载不连续,剪力或弯矩不能用一个统一的函数式表达时,必须分段列出剪力方程和弯矩方程。通常分段是以集中力、集中力偶和分布荷载的起点与终点分界。因此,该简支梁应分为AC,CD和DB三段,分别列出剪力方程和弯矩方程。AC段: CD段: DB段: 3、作剪力图和弯矩图按上述剪力方程和弯矩方程,画出剪力图和弯矩图,如图(b)、(c)所示。在画AC段弯矩图时,由于弯矩方程是二次函数,弯矩图应是一条抛物线,至少需要确定其上三个点,才可绘出该梁的弯矩图。在处,M=0;在x3m处,M33kNm。在剪力为零处x=2.4m,该点处弯矩。用光滑曲线连接这三个点即可得AC段的弯矩M图。如图(c)所示。

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