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梁的内力及其类型
为了解释横梁的内力,我将使用思想交叉法。在下图 1 中,我们有一座两端由销轴支撑的桥梁。我们在支撑处引入反作用力,整个系统就处于平衡状态。.
如果我们现在在精神上把桥一分为二?
如果不在交叉路口引入内力,桥就会垮塌,我们的小鹿就会掉进水里😊。
因此,为了使桥梁的两个部分处于平衡状态,我们必须用内力的作用来代替桥梁各部分之间的相互作用。.

我们将内部(横截面)力量区分为以下几种:
- N - 法向力 (轴向、纵向)--在梁中是作用在水平 x 方向上的力,与梁轴线平行
- V - 切割力 (横向)--在梁中,它是作用在垂直于梁轴线的 y 方向上的力
- M - 弯矩
梁的内力测定
下面我们来确定梁的内力。我们以简单支撑梁为例进行计算

数字 1 至 3 表示范围。.
| 当出现新的负载或支撑物时,就会增加一个隔间。. |
我们将依次确定每个隔间的内力。在开始确定内力之前,我们必须首先讨论内力的标注问题

上图显示了法向力、剪切力和弯矩的标注方式。以这种方式定向的矢量是正号,这是你需要记住的。方向相反的矢量则是负号。正如您所看到的,横梁左右两侧的情况不同。.
| 请记住,在确定反力时采用的弯矩符号可能与用于内力的弯矩符号不同。我建议您将采用弯矩符号的两个阶段分开。. |

此外,弯曲力矩的正符号会让人联想到笑脸(横梁弯曲的两端会产生笑脸)。而负号则是一张悲伤的脸。.
首先,在进行计算之前 内力 我们需要检查 静态可确定性 并计算 支持反应 .
系统在静态上是可确定的,我们可以继续计算反应。.
利用平衡方程,我们可以计算出 支持反应 对于简单支撑的横梁。.

正确确定梁的支撑反力 自由支持 , 这样,我们就可以继续计算每个隔间的内力了。.
| 梁图和所有计算都是在我的 贝莱克计算器. .您可以用它获得任何静定梁的详细解法。. |
隔间 1
第一个区间 x 应该从 0 到 2 米。我用蓝色标出了 标识布局 左侧部分的切削力和法向力。.

法向力 N:

至于第一个区间的力 N1(x),它是-HA(HA 的返回值与我们的符号系统相反,因此是负号),代入数值后,我们得到了 10 [kN]。该值为正数,因此我们可以拉伸截面。正如你所看到的,我使用了 N1(x) 的符号,这意味着 N1 是 x 的函数。我们可以插入 0 到 2 之间的任意 x,就可以得到该 x 坐标的法向力结果。.
| 为了绘制内力图,我们将计算特征点,即区间的起点和终点。. |
切削力 V:

切削力 V1(x) 为 VA(正号,与我们对切削力的标记一致)。在整个区间内,切削力的值是恒定的。代入 Va 后,我们得到 V1=-5.3 [kN]。
弯曲力矩 Mg:
求解梁的最重要步骤是确定弯矩。这也是梁求解中最困难的部分。.

弯矩是 Va*x 的函数。我们知道,弯矩是力乘以臂。力是切削力,臂是我们的 x。我们离支撑 A 越远,反作用力 VA 带来的力矩就越大。将 x 代入后,区间的起点 M1(0)= 0,区间的终点 M1(2)= -10.6 [kNm]。.
| 如果梁的首端或末端没有施加集中弯矩 弯矩值始终为零 |
我们已经规划好了第一个车厢。让我们继续下一个。.
隔间 2
你经常会问,我是应该把第一格的力量也包括进去,还是不包括进去?答案是
| 至于描述每个连续隔间受力情况的方程,它们是 我们会考虑到从酒吧开始发生的一切、, 也就是说,前一个区间的力也被考虑在内。. |
在第二个范围内,x 应介于 2 米和 6 米之间。.
我用蓝色标出了左侧部分剪力和法向力的标记布局。.

法向力 N:

至于第二个区间的力 N2(x),我们从上一个区间的值中减去力 F2,得到 -HA-F2。将这些值代入后得到 0 [kN],即该区间没有法向力。.
切削力 V:
将切削力 V2(x) 换算成 VA,得出 F1 在整个区间内,切削力为恒定值,将 Va 代入后,得出 V2= 2.7 [kN]。
弯曲力矩 Mg:
Va*x 得到 F1*(x-2),F1 的力矩符号为正。X 为负 2 米,即 F1 力离开横梁原点的距离。F1 力的实际臂为 (x-2)。将 x 代入后,区间的起点 M2(2)= -10.6 [kNm],区间的终点 M2(6)= 0.2 [kNm]。.
3 号隔间
最后一个范围 x 应在 6 米和 10 米之间。.
我用蓝色标出了左侧部分剪力和法向力的标记布局。.


法向力 N:
至于力 N3(x),它等于力 N2,没有任何变化。.
切削力 V:
在剪切力 V3(x) 的公式中,我们将连续荷载 q 乘以发生荷载的长度,即区间 (x-6)。将区间起点的 x 代入后,得出 V3(6)= 2.7 [kN],区间终点的 V3(10)= -5.3[kN]。
弯曲力矩 Mg:
在力矩方程中,我们将区间 2 中的所有值都加上。此外,我们还将 M 加上,并从连续荷载 q 中减去力矩值。这个值是 g 乘以 (x-6) 得出的力,再乘以 0.5*(x-6)得出力臂。符号是负的,因为来自 g 的力矩与我们假设的正力矩符号相反。将 x 代入后,区间 M3(6)= 5.2 [牛米],区间 M3(10)= 0 [牛米]。.
至此,我们完成了横梁内力的测定。根据得出的结果,我们绘制了如下图 12 所示的图形。关于这一点,我们将在下一篇文章中介绍。.

谢谢,下次再会。.
