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3)确定许用荷载。 已知梁的材料、横截面形状和尺寸,根据强度条件先算出梁所能承受的最大弯矩,即: ≤WZ×[σ] 然后由Mmax与荷载的关系,算出梁所能承受的最大荷载。 Logo 【例4-12】 如图4-43所示,桥式起重机的大梁采用矩形截面钢梁制成。已知梁跨l=12m,当钢梁、电动葫芦及钢丝绳的自重均不计时,若该起重机的最大起重荷载F=40kN,矩形截面尺寸为b×h=120mm×240mm,钢梁的许用应力[σ]=160MPa,试校核大梁的强度。 Logo Logo 图4-43 例4—12图 a)钢梁 b)计算简图 c)弯矩图 Logo 分析:根据题意可将钢梁简化为简支梁。当最大起重荷载F作用于简支梁跨中截面C处(图4-43b)时,梁的弯矩达到最大值。 解: (1)绘制弯矩图(见图4-18c): (2)计算Wz Wz= bh2= ×120mm×(240mm)2=1152×103mm (3)校核强度。 σmax= = =104.2MPa<[σ] 经校核该大梁满足强度要求。 解: 取所求内力所在截面右侧为研究对象,可省去求固定端A处的支座反力,利用计算剪力和弯矩的规律,可求得 FQ=q×2m +F=3 kN/m×2 m+5kN=11 kN M=-q×2m×1m-F×2m=-3kN/m×2m×1m-5kN×2m=-16kN·m Logo 三、梁的内力图——剪力图与弯矩图 Logo 1.剪力图和弯矩图的概念 用平行于梁轴的横坐标表示梁横截面的位置,用垂直于梁轴的纵坐标表示相应横截面上的剪力或弯矩,按一定比例绘制出来,这种形象地表示剪力和弯矩沿梁轴线变化情况的图形,分别称为剪力图和弯矩图,即梁的内力图。 正剪力画在横坐标轴的上方,负剪力画在横坐标轴的下方(画剪力图时要求标出正负号);而把弯矩图画在受拉侧(弯矩图的正负号不必标出)。 Logo 2.梁内力图的规律 (1)简支梁在简单荷截作用下的内力图 绘制梁的内力图的基本方法是:先建立剪力方程和弯矩方程,再根据剪力和弯矩的函数关系,采用描点法得到相应的剪力图和弯矩图。表4-3是应用这种方法绘制出的简支梁在简单荷载作用下的内力图。 Logo 表4-3 简支梁在简单荷截作用下的内力图 Logo 表4-4 直梁在各种荷载作用下内力图的特征 Logo 综合分析表4-3简支梁的特定内力图,表4-4梁上荷载和剪力图弯矩图的关系可以归纳总结出梁内力图的规律: 1)在均布荷载区段。均布荷载作用方向向下时,剪力图为下倾斜直线,弯矩图为向下凸的抛物线。 2)无荷载区段。剪力图为零线时,弯矩图为水平直线;剪力图为水平直线时,弯矩图为斜直线。 Logo 3)集中力作用处。剪力图突变,突变的绝对值等于集中力的大小,突变的方向从左到右画图时顺着集中力箭头方向突变;弯矩图折成尖角,尖角方向与集中力方向相同。 4)集中力偶作用处。剪力图无变化;弯矩图突变,突变的绝对值等于力偶矩的大小,突变的方向与力偶转向一致。 5)剪力为零的截面,弯矩有极值。 Logo 3.梁内力图的绘制 用规律法绘制梁的内力图。 (1)求支座反力(悬臂梁可不求)。 (2)确定控制截面,将梁进行分段。即梁的起、止截面,均布荷载的起、止截面,集中力(包括中间的支座反力)及集中力偶作用截面作为梁的控制截面,相邻的两控制截面间为一段。 (3)分析各段梁内力图的大致形状。由各梁段上的荷载情况,根据表4-4确定其对应的剪力图和弯矩图的形状。 Logo (4)求控制截面的剪力值、弯矩值(剪力图为水平线时,只需计算一个控制截面剪力值;剪力图、弯矩图为斜直线时,只需计算两个控制截面相应内力值;弯矩图为抛物线时,需计算三个控制截面弯矩值,即两端点和剪力为零点的弯矩值)。 (5)连线绘制剪力图和弯矩图。 (6)检查校对。 Logo 【例4—9】 简支梁受集中作用如图4-36a所示,作梁的剪力图和弯矩图。 解: (1)计算支座反力,由梁整体平衡∑MA=0和∑MB=0得: Logo 图4-36 例4—9图 a)梁受力图 b)剪力图 c)弯矩图 Logo (2)根据梁的受力情况控制截面有A、C、B三处,可分为AC、CB两段。 (3)分析各段梁内力图的大致形状。因为两段梁上均无荷载,所以两段梁上的剪力图均为水平线,弯矩图均为斜直线。 (4)计算控制截面内力值 AC段:剪力 FQA右=FAy = 弯矩 MA=0 MC左= FAy ×a= CB段:剪力 FQB左=FBy = - 弯矩 MB =0 MC右= FBy ×b= (5)根据各段剪力图、弯矩图大致形状及控制截面内力值画剪力图和弯矩图。如图4-3
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