工程力學(xué)桿件與結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算

工程力學(xué)桿件與結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算匯報人：AA2024-01-29CATALOGUE目錄緒論桿件的內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算內(nèi)力計算的方法與技巧工程實例分析內(nèi)力計算中的常見問題與解決方法緒論01工程力學(xué)主要研究各種工程結(jié)構(gòu)在靜載荷和動載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等問題。研究對象工程力學(xué)的任務(wù)是通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，為工程設(shè)計提供理論依據(jù)，確保工程結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)和適用。研究任務(wù)工程力學(xué)的研究對象和任務(wù)指長度遠(yuǎn)大于橫截面尺寸的構(gòu)件，如梁、柱等。在工程力學(xué)中，通常將桿件簡化為一條直線或曲線，便于進(jìn)行力學(xué)分析。由若干桿件按照一定方式連接而成的整體，如桁架、框架等。結(jié)構(gòu)承受外部載荷并傳遞至各個桿件，使桿件產(chǎn)生內(nèi)力和變形。桿件與結(jié)構(gòu)的基本概念結(jié)構(gòu)桿件通過內(nèi)力計算，可以確定桿件在外部載荷作用下的內(nèi)力分布和大小，為桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。目的內(nèi)力計算是工程力學(xué)分析的基礎(chǔ)，對于確保工程結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。通過準(zhǔn)確的內(nèi)力計算，可以避免因設(shè)計不當(dāng)而導(dǎo)致的工程事故，提高工程結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性。意義內(nèi)力計算的目的和意義桿件的內(nèi)力計算02拉伸內(nèi)力計算對于拉伸桿件，內(nèi)力主要為拉力，其大小等于桿件兩端所受外力的合力，方向沿桿件軸線。在計算過程中，需考慮桿件的截面形狀、材料特性以及外力作用方式等因素。壓縮內(nèi)力計算壓縮桿件所受內(nèi)力主要為壓力，計算方法與拉伸桿件類似。但需注意，壓縮桿件在受到較大壓力時可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，如細(xì)長桿的歐拉臨界力問題。拉伸與壓縮桿件的內(nèi)力計算純扭轉(zhuǎn)內(nèi)力計算對于扭轉(zhuǎn)桿件，內(nèi)力主要為扭矩。在純扭轉(zhuǎn)情況下，扭矩的大小等于桿件兩端所受外力矩的代數(shù)和，方向垂直于桿件軸線。計算時需考慮桿件的截面形狀、材料特性以及外力矩的作用方式等因素。彎曲扭轉(zhuǎn)內(nèi)力計算當(dāng)扭轉(zhuǎn)桿件同時受到彎曲作用時，其內(nèi)力計算更為復(fù)雜。此時需考慮彎曲引起的附加扭矩以及彎曲與扭轉(zhuǎn)的耦合效應(yīng)。扭轉(zhuǎn)桿件的內(nèi)力計算對于純彎曲桿件，內(nèi)力主要為彎矩和剪力。彎矩的大小等于桿件兩端所受外力對截面形心的力矩代數(shù)和，方向垂直于桿件軸線。剪力的大小等于桿件橫截面上的切向力代數(shù)和，方向沿桿件軸線。計算時需考慮桿件的截面形狀、材料特性以及外力作用方式等因素。純彎曲內(nèi)力計算當(dāng)彎曲桿件受到復(fù)雜外力作用時，如同時受到軸向力、扭矩等作用，其內(nèi)力計算需綜合考慮各種因素的影響。此時可采用力法、位移法等方法進(jìn)行求解。復(fù)雜彎曲內(nèi)力計算彎曲桿件的內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算03

靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算靜定梁的內(nèi)力計算通過截面法求解靜定梁指定截面上的內(nèi)力，包括剪力和彎矩。靜定剛架的內(nèi)力計算將剛架分解為若干靜定梁，分別求解各梁的內(nèi)力，再根據(jù)結(jié)點平衡條件求解剛架的內(nèi)力。靜定拱的內(nèi)力計算通過合理拱軸線方程和截面內(nèi)力方程求解靜定拱的內(nèi)力。通過多余約束反力和基本結(jié)構(gòu)在多余約束處的位移協(xié)調(diào)條件求解超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。力法位移法矩陣位移法通過基本未知量和附加約束條件的位移協(xié)調(diào)方程求解超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。將結(jié)構(gòu)離散化為有限個單元，通過單元剛度矩陣和整體剛度矩陣求解超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。030201超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算03地震作用引起的內(nèi)力根據(jù)地震作用的特點和規(guī)律，通過地震荷載的計算和疊加求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。01溫度變化引起的內(nèi)力考慮溫度變化對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，通過溫度荷載的計算和疊加求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。02支座位移引起的內(nèi)力分析支座位移對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，通過支座位移荷載的計算和疊加求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的特殊問題內(nèi)力計算的方法與技巧04通過假想截面將桿件截開，研究截開部分的平衡條件，從而確定截面上的內(nèi)力。截面法的定義適用于各種靜定和超靜定結(jié)構(gòu)，特別適用于需要求解多個未知內(nèi)力的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。截面法的應(yīng)用在截取桿件時，要保證截開部分在外力作用下仍能保持平衡；同時，截面的選擇應(yīng)盡量使計算簡化。注意事項截面法節(jié)點法的定義通過選取節(jié)點為研究對象，分析節(jié)點的受力平衡條件，從而求解與該節(jié)點相連桿件的內(nèi)力。節(jié)點法的應(yīng)用適用于桁架等由二力桿組成的結(jié)構(gòu)，特別適用于求解節(jié)點處多個桿件交匯的情況。注意事項在選取節(jié)點時，應(yīng)盡量使節(jié)點的受力情況簡單明了，以便于列出平衡方程。節(jié)點法將復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解為若干個簡單結(jié)構(gòu)，分別計算各簡單結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，再根據(jù)疊加原理求出原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。疊加法的定義適用于各種線性彈性結(jié)構(gòu)，特別適用于需要求解多個工況下內(nèi)力的結(jié)構(gòu)。疊加法的應(yīng)用在分解結(jié)構(gòu)時，要保證分解后的簡單結(jié)構(gòu)在受力上與原結(jié)構(gòu)相同或相近；同時，疊加時要注意各工況下內(nèi)力的正負(fù)號。注意事項疊加法123內(nèi)力圖是表示桿件或結(jié)構(gòu)上各點內(nèi)力變化規(guī)律的圖形，包括軸力圖、剪力圖和彎矩圖等。內(nèi)力圖的概念首先確定控制截面，然后計算控制截面上的內(nèi)力值，最后根據(jù)內(nèi)力值的正負(fù)和變化規(guī)律繪制內(nèi)力圖。繪制內(nèi)力圖的步驟在繪制內(nèi)力圖時，要保證圖形的比例和尺寸與實際結(jié)構(gòu)相符；同時，要注意標(biāo)明內(nèi)力的正負(fù)號和單位。注意事項內(nèi)力圖的繪制技巧工程實例分析05剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算采用等效剛度法、有限單元法等，分析剪力墻在水平荷載作用下的內(nèi)力分布。高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算考慮風(fēng)荷載、地震作用等，采用動力分析方法計算高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)內(nèi)力計算通過節(jié)點位移法、力法等方法，計算框架結(jié)構(gòu)中梁、柱的內(nèi)力。建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算實例根據(jù)荷載情況，采用影響線加載法、圖乘法等計算簡支梁的內(nèi)力。簡支梁橋內(nèi)力計算通過力法、位移法等方法，分析連續(xù)梁橋在荷載作用下的內(nèi)力分布。連續(xù)梁橋內(nèi)力計算考慮拱的推力效應(yīng)，采用拱軸線方程、彈性中心法等計算拱橋的內(nèi)力。拱橋內(nèi)力計算橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算實例壓力容器結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算根據(jù)壓力容器的幾何形狀、載荷條件等，采用薄膜應(yīng)力理論、彎曲應(yīng)力理論等計算其內(nèi)力。船舶結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算考慮船舶在水中的浮力、波浪載荷等，采用有限元法、邊界元法等分析船舶結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布。起重機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算分析起重機(jī)在起升、變幅等工況下的受力情況，計算其金屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算實例內(nèi)力計算中的常見問題與解決方法06選擇適當(dāng)?shù)挠嬎隳Ｐ透鶕?jù)工程實際情況和結(jié)構(gòu)特點，選擇靜定結(jié)構(gòu)或超靜定結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計算。簡化計算模型對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化處理，如將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)，將連續(xù)結(jié)構(gòu)簡化為離散結(jié)構(gòu)等?？紤]結(jié)構(gòu)變形的影響在計算內(nèi)力時，需要考慮結(jié)構(gòu)變形對內(nèi)力的影響，如大變形、小變形等情況的處理。計算模型的選擇與簡化處理約束反力對于約束反力的求解，可以采用靜力平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件等方法進(jìn)行處理?？紤]約束反力的影響在計算內(nèi)力時，需要考慮約束反力對內(nèi)力的影響，如支座反力、溫度應(yīng)力等情況的處理。確定邊界條件根據(jù)工程實際情況和結(jié)構(gòu)特點，確定結(jié)構(gòu)的邊界條件，如固定端、鉸支端、自由端等。邊界條件的處理與約束反力的求解校核計算過程對計算過程進(jìn)行仔細(xì)校核，確保計算步驟和方法的正確性。驗證計