《材料力學》中剪力圖和彎矩圖的快易繪圖法

2022-09-20 05:42:04 字數 887 閱讀 1630

[摘要]在《材料力學》中,繪製平面彎曲梁的剪力圖和彎矩圖是「直樑的彎曲」一章中的重點和難點,傳統的規律繪圖法用到的一次函式、 二次函式和導數等相關知識,對於數學基礎不很紮實的中專生來說是很難理解的。本文中作者利用幾何圖形的面積來繪製剪力圖和彎矩圖,其方法更為簡便快捷。

[關鍵詞]剪力圖彎矩圖面積

在《材料力學》中,直樑的彎曲變形是桿件受力變形的基本形式之一,在對梁進行強度和剛度計算時,通常要畫出剪力圖和彎矩圖(即把剪力方程和彎矩方程用函式圖象表示出來)以便清楚地看出梁的各個截面上剪力和彎矩的大小、正負以及最大值所在截面的位置。目前繪製剪力圖和彎矩圖最常用的規律繪圖法中用到一次函式、 二次函式和導數等相關知識,這對於數學基礎不很紮實的中專生來說是很難理解的。通過教學,作者在原有繪圖方法的基礎上,利用幾何圖形的面積代替一次函式、 二次函式和導數來繪製剪力圖和彎矩圖的規律,謹供廣大同仁參考。

具體方法為:從上至下依次畫出直樑的受力分析圖——剪力圖(直角座標系)——彎矩圖(直角座標系),其圖象遵循「平行線——斜直線——拋物線」的順序,其剪力和彎矩的變化值等於對應的上乙個幾何圖形的面積,其它事宜與原方法同。

例:一外伸梁受力如圖a)所示,已知p=6kn, q=2kn/m,a=1m,繪出梁的剪力圖和彎矩圖。

解:(1)求支座反力na和ma

選整個梁為研究物件,由平衡方程求得na= 10kn,ma=

(2)繪製剪力圖

a點作用有向上的集中載荷na和逆時針轉向的集中力偶ma,因集中力偶對剪力圖沒有影響,故剪力圖只在集中力na的作用下從零值向上突變10 kn;a、b點之間的剪力圖為平行於x軸的直線;b點作用有向下的集中力p,剪力圖向下突變p=6kn,變為4 kn;b、c之間的剪力圖為平行於x軸的直線;cd段作用有向下的均布載荷q=2kn/m,所以剪力圖為從4 kn開始向下傾斜的直線,因此d點剪力值為4 kn -4 kn=0,如圖b)所示。

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