第二章结构计算简图ppt课件

精选,1,第二章结构计算简图,2-1约束与约束力,2-2结构计算简图,2-3物体受力分析,精选,2,力的单位：国际单位制：牛顿(N),力Force的概念,1定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。,2.力的效应：运动效应(外效应)变形效应(内效应)。,3.力的三要素：大小，方向，作用点,精选,3,约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。,2-1约束与约束力,一、概念,自由体FreeBody：位移不受限制的物体叫自由体。,非自由体NonfreeBody：位移受限制的物体叫非自由体。,约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）,精选,4,大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。,约束反力特点：,G,精选,5,二、约束类型和确定约束反力方向的方法：,柔性约束CableConstraint,F1,F2,精选,6,精选,7,柔绳约束,胶带构成的约束,柔性约束CableConstraint,精选,8,柔绳约束,链条构成的约束,约束类型与实例,精选,9,绳索、链条、皮带,柔性约束CableConstraint,精选,10,约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体,光滑面约束SmoothSurfaceConstraint,精选,11,凸轮顶杆机构,精选,12,精选,13,光滑面约束SmoothSurfaceConstraint,精选,14,光滑面约束SmoothSurfaceConstraint,精选,15,滑槽与销钉（双面约束）,光滑面约束SmoothSurfaceConstraint,精选,16,Smoothsurface,光滑面约束SmoothSurfaceConstraint,精选,17,光滑铰链约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin,圆柱铰链,A,A,精选,18,恐龙骨骼的铰链连接,光滑铰链约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin,精选,19,盆骨与股骨之间的球铰连接,光滑铰链约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin,精选,20,光滑铰链约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin,精选,21,光滑铰链约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin,精选,22,精选,23,精选,24,中间铰,(Hinge),精选,25,销钉,中间铰,精选,26,简化表示：,约束力表示：,精选,27,固定铰支座,精选,28,固定铰支座,精选,29,固定铰支座,精选,30,固定铰支座,精选,31,固定铰支座,精选,32,活动铰支座SlidingHinged-Support（辊轴支座）,精选,33,活动铰支座,精选,34,活动铰支座,精选,35,其它表示,活动铰支座,精选,36,连杆支座,连杆支座的约束力沿连杆中心线，指向不定。,精选,37,连杆支座,精选,38,翻斗车,连杆支座,精选,39,光滑圆柱铰链结构一般有以下四种形式中间铰固定铰支座活动铰支座(辊轴支座)二力构件(链杆)其它,精选,40,固定端约束,烟筒，电线杆，悬臂粱，机床的卡盘,精选,41,约束类型和约束反力,精选,42,约束类型和约束反力,精选,43,进行结构力学分析之前，应首先将实际结构进行抽象和简化，使之既能反映实际的主要受力特征，同时又能使计算大大简化。这种经合理抽象和简化，用来代替实际结构的力学模型叫做结构的计算简图。,2-2结构计算简图,精选,44,【例1】现浇整体式框架结构的结构体系的简化。,精选,45,如所示的框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构，要精确计算其内力是十分困难的。为了简化计算通常忽略它们之间的空间联系，而将空间结构体系简化为横向和纵向平面框架计算，并取出具有代表性的一个或几个框架作为计算单元。一般可取纵向边框架、纵向中框架、横向边框架和横向中框架共四个作为计算单元。如所示。,精选,46,结构中，把各个杆件连接在一起的区域称为结点，通常根据其实际构造和结构受力特点，分为铰结点、刚结点和组合结点三种。铰结点的特点是与铰相连的各杆件可以分别绕该铰做自由转动，不存在结点对杆的约束，即由于转动在杆端不会产生力矩，也不会传递力矩，只能传递轴力和剪力，一般用小圆圈表示。,结点的简化,精选,47,刚结点对与之相连的各杆件的转动有约束作用，转动时各杆间的夹角保持不变，杆端除产生轴力和剪力外，还产生弯矩，同时某杆件上的弯矩也可以通过结点全部传递给其它杆件。组合结点是由两种不同的结点组合而成的一种结点，这种结点的一部分具有铰结点的特征，而另一部分具有刚结点的性质。,精选,48,精选,49,结构构件与其支承物间的连接装置就是支座。在对支座简化时，一般忽略支座与构件接触面间摩擦以及接触面大小的影响，认为支座与杆件是以一支承点（即反力的合力作用点）连接起来的。支座根据实际构造和约束特点可分为:(1)固定铰支座（简称铰支座）(2)可动铰支座(3)固定支座,支座的简化,精选,50,【例2】现浇整体式框架结构的结点的简化。仍以例1的框架结构为例。由于现浇整体式框架结构的梁柱结点是现浇成整体的，纵梁和横梁的梁端弯矩可通过该结点进行传递和分配，所以该结点一般认为是刚结点。柱下端一般与基础整体浇注在一起，可简化为固定支座。,精选,51,精选,52,精选,53,精选,54,精选,55,【例3】画出屋架结构的计算简图,精选,56,结构的简化结构体系的简化将该空间结构简化为一平面体系的结构，即取一平面排架作为研究对象，而不考虑相邻排架对它的影响。结构构件的简化柱用其轴线表示，屋架因其平面内刚度很大，故也可用一直杆表示。,精选,57,结点的简化在该平面排架内的结点只有屋架与柱的连接结点，一般该结点均为螺栓连接或焊接，结点对屋架转动的约束较弱，故可简化为铰结点。支座的简化由于柱插入基础后，用细石混凝土灌缝嵌固，限制了柱在竖直方向和水平方向的移动及转动，因此柱下端按固定支座考虑。,精选,58,该平面排架结构的计算简图如图所示,精选,59,平面杆系结构的分类,首先按照空间观点，结构可以分为平面结构和空间结构，即如果组成结构的各杆件的轴线都在一平面内，并且荷载也作用于该平面内，则此结构为平面结构，否则为空间结构。某些空间结构根据其组成特点及荷载的传递路径等，在一定的近似程度上也可以分解为若干个独立的平面结构。本书的主要研究对象是平面杆系结构。它也可以分为下列几种类型。,精选,60,（1）梁梁是一种受弯构件，轴线常为一直线，可以是单跨梁，也可以是多跨连续梁，其支座可以是铰支座、可动铰支座，也可以是固定支座。（2）拱拱的轴线为曲线，在竖向力作用下，支座不仅有竖向支座反力，而且还存在水平支座反力，拱内不仅存在剪力、弯矩，而且还存在轴力。(3)刚架刚架由梁、柱组成，梁、柱结点多为刚结点，柱下支座常为固定支座，在荷载作用下，各杆件的轴力、剪力、弯矩往往同时存在，但以弯矩为主。,精选,61,（4）桁架由若干杆件通过铰结点连接起来的结构，各杆轴线为直线，支座常为固定铰支座或可动铰支座，当荷载只作用于桁架结点上时，各杆只产生轴力。（5）组合结构即结构中部分是链杆，部分是梁或刚架，在荷载作用下，链杆中往往只产生轴力，而梁或刚架部分则同时还存在弯矩与剪力。,精选,62,精选,63,一、受力分析作用在物体上的力有：主动力：如重力,风力,气体压力等。被动力：即约束反力。,2-3物体受力分析,精选,64,画物体受力图主要步骤为：选研究对象；取分离体；画上主动力；画出约束反力。,二、受力图,例（类似于p21）,精选,65,柔性约束,精选,66,例尖点问题,应去掉约束,应去掉约束,精选,67,作图示轧路机轧轮的受力图。,精选,68,精选,69,例两只油桶堆放在槽中，画出每个桶的受力图。,精选,70,例画各构件的受力图,二力构件,精选,71,A,B,C,B,C,A,C,A,B,C,D,C,C,D,精选,72,例题由水平杆AB和斜杆BC构成的管道支架如图所示。在AB杆上放一重为P的管道。A,B,C处都是铰链连接。不计各杆的自重,各接触面都是光滑的。试分别画出管道O,水平杆AB,斜杆BC及整体的受力图。,A,C,B,D,O,P,精选,73,解:(1)取管道O为研究对象,O,P,ND,(2)取斜杆BC为研究对象,C,B,RC,RB,二力杆,A,C,B,D,O,P,精选,74,D,ND,RB,FAy,(3)取水平杆AB为研究对象,FAX,三力平衡汇交定理,精选,75,(4)取整体为研究对象：,FAy,FAX,RC,D,ND,RB,FAy,FAX,精选,76,RC,D,ND,RB,FAy,FAX,E,精选,77,如图所示结构，画AD、B