外观
弯矩图与剪力图
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为了绘制外伸梁的内力图(弯矩图和剪力图),我们需要先进行受力分析,计算支座反力,然后基于这些反力来绘制弯矩和剪力图。
梁的受力分析
已知条件:
- 梁 ABCD 长度分别为 2m, 3m, 1m 。
- 在 AB 段有均布载荷 q=10kN/m 。
- 点 C 处有向下的集中荷载 Fp=20kN 。
- 其中 B 和 D 为简单支座。
计算支座反力:
均布载荷产生的合力:
Fq=q⋅LAB=10kN/m×2m=20kN
该合力作用在 AB 的中点,即距 A 1米处。
求取支座反力: 设 B 点的反力为 RB,D 点的反力为 RD。
对整个梁取矩平衡(以 B 点为基点):
RD⋅6m−20kN⋅5m−20kN⋅4m=0
RD=620×5+20×4=6100+80=30kN
垂直力平衡:
RB+RD=Fq+Fp=20+20=40kN
RB=40−RD=40−30=10kN
绘制剪力图:
- 从左端 A 开始:
- 在 A 点,剪力 VA=−Fq=−20kN。
- 在 B 点,剪力 VB=VA+RB=−20+10=−10kN。
- 在 C 点,剪力 VC=VB=−10kN。
- 在 C 处由于集中力 Fp 向下,剪力跳变:
VC+=VC−Fp=−10−20=−30kN
- 在 D 点,剪力 VD=VC++RD=−30+30=0kN。
- 从左端 A 开始:
绘制弯矩图:
- 从左端 A 开始:
- 在 A 处,弯矩 MA=0。
- 在 B 处,弯矩由均布载荷引起:
MB=−21×q×LAB2=−21×10×22=−20kNm
- 在 C 处,弯矩增加由于 RB 的作用:
MC=MB+RB×3=−20+10×3=10kNm
- 在 D 处,弯矩减小由于集中荷载 Fp:
MD=MC−Fp×1=10−20=−10kNm
- 从左端 A 开始:
最终剪力图和弯矩图绘制:
- 剪力图从 A 开始为线性下降到 B(由于均布载荷),然后到 C 处为常数,再次跳变后达到 D 点。
- 弯矩图从 A 开始为二次曲线到 B(均布载荷影响),然后为线性变化到 C 和 D 点。
根据上述步骤和计算,可以精确绘制外伸梁的剪力图和弯矩图。