桁架強度計算公式(桁架強度計算公式,桁架的強度計算并非一個單一的“公式”)

桁架的強度計算并非一個單一的“公式”,而是根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理,結(jié)合材料力學(xué)和靜力學(xué)分析,對桁架各桿件進行內(nèi)力分析(軸力)后,再根據(jù)材料的許用應(yīng)力進行強度校核的系統(tǒng)過程。
以下是桁架強度計算的核心步驟和關(guān)鍵公式:
?1. 桁架內(nèi)力計算(求各桿軸力)?
桁架的桿件主要承受?軸向力?(拉力或壓力),計算方法通常有:
?(1) 節(jié)點法(Method of Joints)?
對每個節(jié)點應(yīng)用?靜力平衡方程?:
∑Fx?=0(水平方向合力為零)∑Fy?=0(豎直方向合力為零)通過逐個分析節(jié)點,求解各桿的軸力Ni?。
?(2) 截面法(Method of Sections)?
當只需計算特定桿件內(nèi)力時,假想用一個截面切開桁架,取其中一部分為隔離體,應(yīng)用:
∑Fx?=0,∑Fy?=0,∑M=0解出被截斷桿件的軸力。
?2. 桿件強度校核公式(核心強度公式)?
對每根桿件,根據(jù)其軸力Ni?和截面面積Ai?,計算?正應(yīng)力?:
σi?=Ai?∣Ni?∣?其中:
- σi?:桿件i的計算應(yīng)力(MPa 或 N/mm2)
- Ni?:桿件i的軸向力(N),取絕對值(因強度校核關(guān)注最大拉/壓應(yīng)力)
- Ai?:桿件i的橫截面積(mm2)
?強度條件(安全準則):?
σi?≤[σ]其中:
- [σ]:材料的?許用應(yīng)力?(MPa),由材料強度和安全系數(shù)確定。
? ?拉桿?:按抗拉強度校核
? ?壓桿?:除強度外,還需校核?穩(wěn)定性(屈曲)?,尤其細長桿!
?3. 壓桿穩(wěn)定性校核(歐拉公式或經(jīng)驗公式)?
對于受壓桿件,若為細長桿,需驗算?臨界荷載?,防止失穩(wěn):
?歐拉公式(適用于大柔度桿):?
Ncr?=(μL)2π2EI?其中:
- Ncr?:臨界軸力(N)
- E:材料彈性模量(MPa)
- I:桿件截面慣性矩(mm?)
- L:桿件長度(mm)
- μ:長度系數(shù)(與支承條件有關(guān),如兩端鉸接 μ=1)
?穩(wěn)定安全系數(shù)法:?
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