同济大学桁架实验报告.pdfVIP

工程力学(Ⅰ)实验设计实验报告 1.设计构思及简图 在开始的前三天，我们小组进行了深入的学习以及反复的讨论，并且亲手做 了单面的简单桁架来积累工作经验。在这前三天的设计阶段，我们找到了比较合 理的桁架结构。同时，我们也给所做的简单桁架进行了手动的加载，通过对加载 破坏的观察，发现了初始想法的一些误区。比如说，我们放弃了用两根粗木条粘 合在一起作为最长的梁的保守想法；并且在一些容易破坏的位置强化了加固。 最终，我们采用 “芬克式”的结构，它的详图如下所示： 在该图中，因为先前的经验告诉我们，实际操作会影响木条长度的偏差。因 此，我们在图中，只标示出了一些关键部位水平竖直位置距离，而几根斜杆则准 备在操作中利用已有框架直接量取，以保证木条之间不会产生缝隙、瑕疵。 在图中平面内的杆件，我们决定一律使用8*8的木杆，虽然这会增加结构的 自重，但是在主结构上使用较粗的杆件在各项性能上都会有所增强。经过我们计 算权衡，选用8*8 的粗杆是牢靠的。 在局部，我们使用如下图所示的加固形式： 两端采用 木楔加固 加载的荷载将会作 用在这个木块上，以 此保证荷载左右的 平衡，避免扭转；并 且我们会在它的覆 盖面上贴上木板（在 受拉压方向上顺 纹），再次保护节点。 在连接杆的安排下，斜视图如下所示： 6*6细杆与斜腹杆相连 8*8粗杆与外侧斜杆相连 8*8粗杆与外侧斜杆相连 8*8粗杆与底端的下弦杆相连 使用芬克式，是因为它的造型简洁而又美观，木材用量少，而且受力情况良 好。不选用再复杂一点的结构，甚至是拱形结构，是因为我们考虑到自身制作工 艺有限，并且越复杂的结构在成品后就容易变得不对称，最终发生自身的扭转。 相信我们设计的结构会取得较好的比强值。 2.理论计算过程与结果 在计算之前，我们先进行如下假设： 1)桁架的节点是铰接； 2) 每个杆件的轴线是直线，并通过铰的中心； 3) 荷载及支座反力都作用在节点上。 4）因为木材较轻，所以结构自重忽略不计 已知材料属性： 我们将整个结构看作完全对称，忽略空间上的横杆的受力，得到平面简化图如下： 2 3 1 这是一个超静定结构，但因为 、 杆轴向力与 杆相比小了两个数量级， 因此可以在部分节点当成静定结构来计算。 1 第一，我们研究 杆受拉伸长破坏。 2 3 0 因为由平面受力分析可知， 、 杆作为受压杆，轴向力几乎为 ，所以忽略 不计。因此有 =FN/A ≤ 11 MPa 所