剪力与弯矩的计算方法

1.剪力和弯矩根据作用在梁上的已知载荷，求出静定梁的支座反力以后，梁横截面上的内力可利用前面讲过的“截面法”来求解，如图7-8a所示简支梁在外力作用下处于平衡状态，现在讨论距支座距离为的截面上的内力。图7-8简支梁指定截面的剪力、弯矩计算根据截面法计算内力的基本步骤“切、代、平”，计算梁的内力的步骤为：①、首先根据静力平衡方程求支座反力和，为推导计算的一般过程，暂且用和代替。②、用截面假想沿处把梁切开为左、右两段，如图7-8b、7-8c所示，取左段梁为脱离体，因梁原来处于平衡状态，所以被截取的左段梁也同样保持平衡状态。从图7-8b中可看到，左段梁上有一向上的支座反力、向下的已知力作用，要使左段梁不发生竖向移动，则在截面上必定存在一个竖直方向的内力与之平衡；同时，、对截面形心点有一个力矩，会引起左段梁转动，为了使其不发生转动，在截面上必须有一个力偶矩与之平衡，才能保持左段梁的平衡。和即为梁横截面上的内力，其中内力使横截面有被剪开的趋势，称为剪力；力偶矩将使梁发生弯曲变形，称为弯矩。由于外载荷的作用线垂直于梁的轴线，所以轴力为零，通常不予考虑。剪力和弯矩的大小可由左段梁的静力平衡方程来求解。2.剪力与弯矩的正负号规定从上面的分析可知，用截面法将梁切开分成两段，同一截面上的内力，取左段梁为脱离体和取右段梁为脱离体所得结果虽然数值相等，但方向却是相反的，为此根据剪力和弯矩引起梁的变形情况来规定它们的正负号。图7-9剪力、弯矩的符号规定①、剪力正负号的规定如图7-9a、7-9b所示，在横截面处，从梁中取出一微段，若剪力使微段顺时针方向转动，则该截面上的剪力为正；反之为负。②、弯矩正负号的规定如图7-9c、7-9d所示，在横截面处，从梁中取出一微段，若弯矩使微段产生向下凸的变形，即上部受压，下部受拉，则该截面上的弯矩为正；反之为负。为方便起见，在计算时通常将剪力和弯矩假设成正方向，它的实际方向根据最后计算结果的正负号来确定，如果计算结果为正，则说明实际方向与假设方向相同；否则，相反。3.4.用截面法求指定截面上的内力下面举例说明用截面法求梁指定截面上的内力。例7-1如图7-10a所示外伸梁，试计算1-1、2-2和3-3截面上的剪力和弯矩。图7-10外伸梁指定截面的内力计算5.5计算剪力、弯矩的简便方法利用上面的关系，可以直接根据作用在梁上的外力计算出任意截面的剪力、弯矩，从而省去取脱离体列平衡方程的步骤，使计算过程简化。直接由梁上的外力计算内力的简便方法，其实质仍然是截面法，应熟练掌握。