桁架圖解法是一種用于解決結(jié)構(gòu)力學問題的方法,通過繪制和分析桁架的受力情況來求解。以下是一個簡單的桁架圖解法例題及答案:,,題目:一個四邊形桁架由四個相同的三角形組成,每個三角形的面積為1平方米,桁架的總長度為2米。求桁架的最大承載力。,,解析:我們需要確定桁架的幾何參數(shù)。由于桁架是由四個相同的三角形組成,我們可以假設(shè)每個三角形的高為1米,底為1米。我們可以通過積分的方法來計算桁架的最大承載力。,,答案:根據(jù)題目中給出的信息,我們無法直接計算桁架的最大承載力,因為題目沒有給出載荷分布和材料屬性等相關(guān)信息。我們可以通過積分的方法來估算桁架的最大承載力。我們可以將桁架視為一個懸臂梁,然后應(yīng)用懸臂梁的計算公式來求解最大承載力。
一、桁架圖解法例題
(一)例題1
- 題目描述
- 假設(shè)一個簡單的桁架結(jié)構(gòu),受到若干集中力作用,如在桁架的節(jié)點上分別有垂直向下的集中力、等(這里僅為假設(shè)的簡單情況)。桁架的支座形式為一端鉸支座,一端滾軸支座。桁架桿件若干,各桿件之間的夾角已知。
- 解題步驟
- 確定外力區(qū)域編號和桿件區(qū)域編號:按照順時針方向,確定外力(包括支座反力)之間區(qū)域的編號,例如用、、等表示;用數(shù)字定義桁架桿件之間區(qū)域,如、、等。對于支座反力,如左端鉸支座反力可命名為(假設(shè)按照順時針方向),某桿件可命名為或(根據(jù)選擇節(jié)點不同,按順時針命名)。
- 求解支座反力:根據(jù)桁架整體的力平衡方程,(水平方向力的合力為)和(垂直方向力的合力為),以及對于鉸支座處的力矩平衡方程(對某點取矩的合力矩為)來求解支座反力。假設(shè)鉸支座處的垂直反力為,滾軸支座處的垂直反力為,通過計算得到和的大小。
- 畫出外力矢量圖:定義內(nèi)力圖的比例尺(即單元力的長度),按外力的方向依次序畫出桁架的外力矢量圖。例如,如果,按照比例尺換算成長度,力的方向為(假設(shè)作用在和區(qū)域之間的節(jié)點上且方向向下),則在圖中畫出對應(yīng)的矢量。
- 以節(jié)點為基準求桿件內(nèi)力矢量:以某個節(jié)點為基準,畫出該節(jié)點上的桿件的內(nèi)力矢量。例如對于節(jié)點,按順時針,節(jié)點上的作用力為的外力,的上弦桿內(nèi)力,的端豎桿內(nèi)力。根據(jù)桿件的方向確定內(nèi)力矢量所在直線,如的上弦桿內(nèi)力矢量在對應(yīng)的直線上,的端豎桿內(nèi)力矢量在豎直直線上(如果是豎桿),它們的交點即為兩個力矢量的共同端點。通過這個交點可以確定內(nèi)力的大小和方向。若內(nèi)力矢量的方向是指向節(jié)點,則該內(nèi)力為壓力;若背離節(jié)點,則為拉力。
- 依次分析各節(jié)點內(nèi)力:按照上述方法依次分析桁架的其他節(jié)點的內(nèi)力,從而得到整個桁架各桿件的內(nèi)力情況。
(二)例題2
- 題目描述
- 有一個平面桁架,桁架的跨度為,高度為。在桁架上弦節(jié)點處作用有集中力,桁架的左端為固定鉸支座,右端為可動鉸支座。求桁架各桿件的內(nèi)力。
- 解題步驟
- 計算支座反力:
- 由整體的垂直力平衡,可得(設(shè)為左端支座反力,
- 計算支座反力: