itslabtime.com

机器 · 机械 · 结构与材料

桁架杆件的拉伸与压缩

桁架是一种由连接成三角形的构件组成的结构,用于分配载荷。可以通过分析关节处的力来确定每个构件是受到拉力还是推力。

相关实验:桁架桥载荷 →
桁架桥载荷
桁架桥载荷实验场景 →

意义与机制

我们假设一个理想的桁架由在关节处相连的杆组成,并在这些关节处施加载荷。这些杆主要承受沿其轴线的力。

施加在顶点上的力,其水平和垂直分力的总和等于零。通过观察剪切和压缩的正负,以及参考点,可以直观地了解力的传递路径。

关系与条件

在每个平面相交处,ΣFx=ΣFy=0 成立。 m=2j−3 是一种用于确定典型、简单的平面桁架的规律性的量。

仅仅满足空缺的条件,并不能保证几何稳定性。 实际的连接变形、构件的屈服,以及材料的损坏,这些都是超出假设力学模型的影响。

观察实验中需要注意的事物

拉伸和压缩构件共同平衡关节。

一个确定性的铰链桁架,假设成员是直的,并且假设变形很小。 忽略自重、屈曲和节点失效。 “承载能力警告”不代表失效动力学。 不要测试真实的桥梁载荷。

关键关系与符号

ΣFx = ΣFy = 0 · m = 2j − 3

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
m成员人数个
j关节数量个
杆件内力轴向力,在构件中N

工作实例

蓝色和红色成员分别代表什么?

应力与压缩 · 应力与压缩构件共同保持每个关节的平衡。

常见误解

  • 并非所有桁架的组成部分,其承载力是均等的。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第一卷 (英文版)