五类静定结构在同跨同荷载作用下的内力图

1、结构力学大作业1一、 探索通过结构力学的学习，我们学到了很多知识，我感到很有收获。现在我用清华大学的结构力学求解器，完成了以下尝试性探索。1 梁12( 1 ) 梁的受力图注：均布荷载大小为1KN/m，结构跨度为4m，以下均同。的受力特性： yx12( 1 )4.00-4.00 剪力图yx12( 1 )4.00 弯矩图梁的轴力为零。由以上可知，梁的危险截面在中点处。2 刚架受力特性：1234( 1 )( 2 )刚架受力图 (3) yx1234( 1 )( 2 )( 3 )-4.00 轴力图 yx1234( 1 )( 2 )( 3 )-2.002.00 剪力图 yx1234( 1 )( 2 )(

2、3 )-2.00-2.00弯矩图 可见，在相同的荷载作用下，刚架只有少部分参与了受力。3桁架的受力：12345678( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )桁架受力图 yx12345678( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )2.002.002.002.002.00-2.83-1.41-1.41-1.41-1.41-2.83轴力图 当把均布荷载转换成两个大小为2KN/m的集中力时，桁架只产生轴力，无

3、剪力和弯矩。4 组合结构受力特性：1234567( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )组合结构受力图 yx1234567( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )-2.00-2.00-2.00-2.00-2.00-2.002.832.832.00轴力图 yx1234567( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )-1.001.00-1.001.00剪力图 yx1234567( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8

4、 )( 9 )-0.50-0.50-0.50-0.50弯矩图 组合结构在受力时，充分发挥了各部件的作用，各处受力较小且均匀。5 拱的受力特性：12345678910111213141516( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )拱的受力图 yx12345678910111213141516( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )-4.93-5.11-4.81-4.93-4.71-4.81-4.71-4.71-4.71-4.71-4.81-4.71-4.93-4.81-5.11-4.93轴力图 yx123456789

5、10111213141516( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )0.11-0.360.31-0.170.06-0.430.500.000.00-0.500.43-0.060.17-0.310.36-0.11剪力图yx12345678910111213141516( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )-0.070.01-0.07-0.03-0.01-0.03-0.12-0.03-0.12-0.12-0.12-0.03-0.03-0.03-0.07-0.01-0.070.01弯矩图 拱的轴线方程为：Y=0.425

6、-0.1X*X。此处用刚结点和杆来近似逼近轴线，效果很好。通过分析，我们知道在相同荷载作用下，拱的各处轴力相同，剪力分布在拱轴线的两侧，且很小，而弯矩则犹如波浪线，一起一伏，最大值也较小。二、 综述 2-1简支梁的受力特征：（1）、在均布荷载作用下，简支梁两端弯矩为0，中间弯矩最大，弯矩为抛物线形，下部受拉。（2）、两端剪力最大，并从两端向中间均匀减小，中间剪力为0，呈直线分布。（3）、简支梁在均布荷载在作用轴力为零。2-2 刚架的受力特征：（1）、在均布荷载作用下，弯矩在3-4的中点处达到最大，为2.00KN.M。在端点处弯矩为0，钢节点传递弯矩。（2）、剪力在3-4的中点处达到最大，大小相

7、等，方向相反，从中间向两端均匀减小，且竖向剪力为0。（3）、整个结构只有1-2杆件轴向均受压力。2-3桁架桁架的受力特征：（1）、因为我将均布荷载转换成了两个集中力，故桁架各杆不受弯矩和剪力。（2）、桁架的所有杆件都受到轴力的作用，桁架中间的下面的横杆所受到的轴力最大，为危险杆件。2-3 组合结构受力特征：（1）、弯矩和剪力都在支杆作用处发生突变，但两端的剪力不相同。（2）、组合结构中主梁受轴力作用且两侧斜杆受拉，轴力最大。（3）、主梁均是上部受拉，且关于结构中线对称，类似标准抛物线。2-4 拱结构受力特征：（1）、拱的求解模型并非曲线，而是由多段梁刚结逼近的得到的。因此只能在一定程度上反映真实受力状况。（2）、在此模型下，弯矩有中间向两端非线性增大而又急剧减小直到两端点处为零，所受弯矩相对较小。（3）、拱受剪力作用也较小，在此模型下，剪力从拱中间向两端成锯齿状分布，且距中间距离相等的两点剪力大小相等方向相反。通过以上比较可得出如下构想，当跨度较小时，虽然拱结构、桁架、组合结构受力特性较好，但