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问题:

试求下图所示刚架内力,并绘出内力图。

答案:

(1)求支座反力。 取整个刚架为脱离体,用F Ax 、F Ay 和M A 表示支座的反力和反力矩,如下图所示。 由 ∑F x =0, F Ax =0 ∑F y =0, F Ay =60kN(↑) ∑M A =0, M A =20×2×1-20×1=20kN·m( ) (2)求各杆杆端内力。 将结构分成三段,即BA、BC和BD,用截面法分别取脱离体,内力F Q ,F N 的方向均假定为正号,M的方向可任意假定,如下三个图所示。在计算内力时,为了使内力的符号不发生混淆,我们在内力符号的右下方加用两个脚标来标明该内力所属的杆件。其中,第一个脚标表示该内力所属的杆端截而,第二个脚标表示同一杆的另一端。例如,M AB 和M BA 分别表示AB杆的A端和B端的弯矩。 BA段的脱离体如下图所示,由 ∑F x =0, F QBA =0 ∑F y =0, F NBA =-60KN 由 ∑M A =0或∑M B =0 M BA =20kN·m(左侧受拉) BC段的脱离体如图二所示,由 ∑F x =0, F NBC =0 ∑F y =0, F QBC =-20kN ∑M B =0, M BC =20×1=20kN·m(上边受拉) BD段的脱离体如图三所示,由 ∑F x =0, F NBD =0 ∑F y =0, F QBD =-20kN ∑M B =0, M BD =20×2×1=40kN·m(上边受拉) 端点C、D和A的内力均为已知,即 CB段的C端 F NBC =0, F QCB =-20kN, M CB =0 DB段的D端 F NDB =0, F QDB =O, M DB =0 AB段的A端 F NAB =-60kN, F QAB =0, M AB =20kN·m(左侧受拉) (3)绘制内力图。 根据上述所求得的该段杆内力的大小和方向,可分别绘出M图、F Q 图、F N 图,如下图(a)、(b)、(c)所示。作弯矩时规定画在纤维受拉的一边,在M图上不必注明正、负号,而剪力图和轴力图可画在杆件的任一侧,但必须在图上注明正负号,在各内力图上必须标明必要的数据和单位。 (4)内力图的校核。 刚架的内力图必须满足静力平衡条件,也就是说,从刚架中任意截取一个脱离体,其上面的外荷载和截面上的内力应成为一对平衡条件,即应满足平衡方程式。例如,为了检查所作内力图的正确性,可截取刚架结点B为脱离体,并根据已作出的M图、F Q 图、F N 图,标出截面上的内力数值和方向,如下图所示。检查结点B是否满足平衡条件: ∑F x =0, F NBC +F NBD +F QBA =0 ∑F y =o,F NBA +F QBC +F QBD =60-20-40=0 ∑M B =0, M BA +M BC +M BD =20+20-40=0 计算结果说明结点B是满足平衡条件的,故所画内力图无误。[核心知识] 取脱离体画受力图,平衡条件,梁的内力图画法。 [解题思路] 先求支座反力,再求各杆端内力,然后分别作M图、F Q 图和F N 图,取一结点B进行校核。