锅炉钢结构受力分析

第一篇：锅炉钢结构受力分析

第二节：典型结构案例分析-----结构是怎样受力的教学设计

第二节：典型结构案例分析-----结构是怎样受力的 (单杠受力和变形分析) 教学目标：

1. 理解结构是为了承受力和抵抗变形的本质。

2. 通过对简单的结构案例的学习，能尝试对生活中常见的结构作受力和变形分析。

3. 通用本节课的学习，学生能感受到结构的广泛应用，体会学习结构的重要意义，从而形成结构问题的意识，培养学生分析结构怎样受力问题的习惯和思维能力。 重难点：

1. 对单杠作受力和变形分析。

2. 通过受力和变形分析，体会结构是为了承受力和抵抗变形的本质。 教学思路：

由奥运会单杠比赛录像导入单杠的结构;用学生较为熟悉的实验-----物理学单摆实验作受力类比，引出杠体的受力和变形;进一步从力学角度理解结构。 新课导入：

[师] 同学们好，上课前老师想先请你们看一段录像。(播放课件：奥运会单杠比赛片段)。运动员在场上正激烈的角逐，那么，同学们，他们比赛的项目是什么?有没有人知道? [生] 五项全能、体操、单杠------。

[师] 他们进行的是单杠比赛，就是我们上体育课经常玩的单杠。不知道同学们发现没有，运动员所用的单杠和学校的单杠在结构上有些不同，区别在哪?或者，与你们所见过的单杠相比，有没有不同的地方?

[生] 比较高、比学校的好看、所用的材料不同、少了四根铁线-----。

[师] 对了，细心观察的同学发现了，比较明显的一个区别，就是有的单杠有四根铁线，有的却没有。

[师] 前面我们学习过什么叫做结构，还知道了结构可以承受力和抵抗变形，而组成结构的各个部分称为构件。那么 ，现在我们把单杠看成一个结构，那构件都有哪些? [生] 立柱、杠体、拉杆---- [师] 奥运会比赛用的单杠没有拉杆，学校的单杠有拉杆，为什么呢?不同结构的单杠在功能上有什么不同呢?带着这个问题，我们来学习新的内容，第二节：典型结构案例分析---结构是怎样受力的。我们来分析一个结构比较简单的物体----单杠的受力和变形情况。 新课教学：

[师] 请同学们先花几分钟阅读课本12页的阅读材料，了解变形的种类。下面请一位同学给我们有声有色的朗诵一下，哪一位愿意? [生] 朗诵。

[师] 好，通过阅读，我们了解变形的种类有3种，分别为拉伸、压缩、弯曲。还知道了梁的概念。

[师] 如果我们在杠体的中间吊一个重物，将可能发生怎样的变形? [生] 弯曲、压断------。

[师] 再结合梁的定义，所以，我们认为，杠体是有两个支点的梁。

[师] 如图1-16：如果撤掉拉杆4和拉杆6，而抓着拉杆3和5用力拉，立柱将可能发生怎样的变形?

[生] 弯曲、断裂---，

[师] 所以，立柱是只有一个支点的垂直梁。

[师] 好，那我们先对杠体，这个有两个支点的梁进行受力分析。我们先来回忆初中作过的一个物理实验-----单摆。(演示单摆实验课件)。 [师] 在小球摆动的过程中，绳子对小球的作用力方向怎样变化? [生] 始终从小球的球心指向固定点

[师] 那么，根据作用力和反作用力原理，固定点受到小球的作用力方向如何? [生] 始终从固定点指向小球球心

[师] 因此，无论小球摆到哪个位置，固定点受到的作用力方向始终指向小球球心所处的瞬间位置。

[师] 我们再来看运动员做的大回环动作。如果从侧面来看，将会是怎样? [生] 运动员绕杠体转动。

[师] 再把这个图像向后投影。得到图形如图(展示课件)。

[师] 类比单摆，杠体相当于固定点;人相当于小球。杠体受到人的作用力方向是怎样的? [生] 指向人重心所在位置。

[师] 对了，无论人摆到哪个位置，杠体所受作用力的方向始终指向人的重心所处的瞬间位置。因为梁向哪个方向受力，就会向哪个方向变形。即变形方向和受力方向一致。所以杠体总是朝人的重心所在位置发生变形。于是有了第一个结论(课本13页)：杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲。

[师] 我们再看立柱。杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作用于立柱，将可能发生怎样的变形?是弯曲。对吗?如果要向前发生弯曲，请问同学们有什么方法可以削弱或抵削这种弯曲呢?

[生] 立柱埋深一点、用一个力从后拉------，

[师] 对了，这时候拉杆起作用了，它可以帮助立柱抵抗变形。那么，由于人的运动，将可能让立柱发生弯曲，而深埋和加拉杆都可抵抗这种弯曲。所以有了第二个结论：任意时刻，对于立柱，由于人的运动所产生的弯矩m1，都有一个由立柱埋在地下部分和拉杆共同产生的反弯矩m2来削弱、平衡，以保持单杠整体的稳定。

第二篇：轮子的受力分析

ANSYS 使用手册

教程9 轮子的静力学分析

教程9：轮子的受力分析

问题阐述

下面所示为轮子的2D平面图，其中列出了该轮的基本尺寸(单位为毫米)。现要分析该轮仅承受绕Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变形情况。

所给条件

已知角速度为525rad/s，材料的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，密度为7.5g/mm3。根据该轮的对称性，在分析时只要分析其中的一部分即可，即取模型的十六分之一。

- 1091.2 ANSYS 使用手册

教程9 轮子的静力学分析

7. 按下OK按钮。

2.2

面叠分操作

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans -Overlap→Area。

2. 在出现的拾取框中，单击Pick All。

2.3

显示线

1. Utility Menu：PlotCtrls→Numbering。

2. 在出现的对话框中，设置Line Number为On。 3. 按下OK按钮。

4. Utility Menu：Plot→Line。

2.4

倒角

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Line-Line Fillet 2. 3. 5. 6. 7. 在出现拾取框后，拾取线号“L16，L28”。 按下Apply按钮。

在出现的对话框中，输入RAD=6.35。 按下Apply按钮。

又分别拾取线号“L14，L27”、“L28，L23”和“L27，L19”，重复上述操作，最后按下OK按钮。 8. Utility Menu：Plot→Line。

2.5

生成一个由倒角线围成的面

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Areas-Arbitrary

- 111 ANSYS 使用手册

教程9 轮子的静力学分析

10. 最后按下OK按钮。

2.8

生成由圆弧线围成的面

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Areas-Arbitray→By Line。

2. 3. 4. 5. 在出现拾取框后，拾取线号 “L7，L36”。 按下Apply按钮。

又拾取线号“L5，L35”。 按下OK按钮。

2.9

面相加

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling-Operate→Booleans-Add→Area。 2. 在出现的拾取框中，单击Pick All。

2.10 线相加

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling-Operate→Booleans-Add→Line。

2. 3. 4. 5. 6. 7.

2.11 压缩编号操作

1. Main Menu：Preprocessor→Numbering Ctrls→Compress Numbers。

2. 在出现的下拉菜单中选择All。 8. 按下OK按钮。

3. 通过拖拉生成3D模型

3.1

生成轴线的关键点

1. Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Keypoints→In Active CS。

2. 在出现的对话框中，输入X=0，Y=0。 3. 按下Apply按钮。

- 113Axis。

在出现的拾取框中，单击Pick All。 又拾取轴线的关键点“19，20”。 按下OK按钮。

在弹出的对话框中，输入ARC=22.5，NSEG=1(即生成的实体由一块体积组成)。 按下OK按钮。 ANSYS 使用手册

教程9 轮子的静力学分析

2. 在出现的对话框中，输入Radius=11.43，Depth=19.05。 3. 按下OK按钮。

4.3 体相减

1. Main Menu：Preprocessor→Operate-Booleans→Subtract → Volumes 2. 在出现拾取框之后，拾取体积1。 3. 按下OK按钮。

4. 再拾取体积2，即圆柱体。 5. 按下OK按钮。

5. 生成网格

5.1 用工作平面切分体

1. Utility Menu：WorkPlane→Offset WP to→Keypoints。

2. 在出现拾取框后，拾取关键点9。或者在输入框中输入9。 3. 按下OK按钮。

4. Main Menu：Preprocessor→Operate-Booleans→Divide→Volu by WorkPlane。

5. 在出现的拾取框中，单击Pick All。

6. Utility Menu：WorkPlane→Offset WP to→Keypoints。 7. 在出现拾取框后，拾取关键点11。 8. 按下OK按钮。

9. Main Menu：Preprocessor→Operate-Booleans→Divide→Volu by WorkPlane。

10. 在出现拾取框后，拾取体积4。或是在输入框中输入4。 11. 按下OK按钮。

12. UUtility Menu：WorkPlane→Display Working Plane。

5.2 采用映射网格生成单元

1. Main Menu：Preprocessor→Meshing-MeshTool。

2. 3. 4. 5. 6. 7.

在出现的MeshTool工具条上单击Global上的Set。 在出现的对话框中，输入Size=6.35。 按下OK按钮。

在MeshTool工具条上Shape下选择Hex和Mapped。 按下Mesh按钮。

在出现拾取框后，拾取体积1,2,3和5。或是在输入框中输入

- 115116在出现拾取框后，拾取关键点1。 按下OK按钮。

在出现的对话框中，Item to be constrained后选择UY。 按下OK按钮。 ANSYS 使用手册

教程9 轮子的静力学分析

2. 在出现的对话框中，在Sol’Options选项卡下Equation Solvers下面选择Pre-condition CG。

3. 按下OK按钮。

6.5 开始求解运算

1. Main Menu：Solution→Solve-Current LS。

2. 在出现的信息提示框和对话框，浏览完信息后，输单击File→Close，单击对话框上的OK。 3. 开始求解运算，当出现“Solution is done”的信息提示框后，单击Close，求解运算结束。

7. 浏览求解结果

7.1 浏览Von Mises应力

1. Main Menu：General Postproc→Plot Results-Contour plot→Nodal Solu。

2. 在出现对话框中，在Item to be contoured后面的左栏中选择Stress，在其右栏中选择Von Mises stress。 3. 按下OK按钮。

- 118ANSYS 使用手册

教程9 轮子的静力学分析

8. 退出ANSYS 1. Toolbar：Quit。 2.选择Quit-No Save! 3.按下OK按钮。

第三篇：微课受力分析教案

微课专题:受力分析

教学目标:

知识与技能：

1. 掌握对物体进行受力分析的一般顺序，能正确地作出物体受力图。

2. 理解并初步掌握物体受力分析的一般方法，进一步加深对力的概念和三种基本力的认识。 3. 能通过对物体受力分析的操作，认识到物体不是孤立的，它与周围物体是相互联系的;同时培养思维的条理性和周密性。 过程与方法：

通过分析与综合，进行逻辑思维训练，使学生能独立完成物体的受力分析，培养思维的条理和周密性。

情感态度与价值观：

使学生认识到自然界中的物体不是孤立的，它与周围物体是相互联系的。

教学重点：受力分析的方法和步骤

教学难点: 1. 在受力分析时防止“漏力”和“添力”。

2. 初步建立“隔离”的思想方法。

教学方法：讲授法

主要内容:

一、受力分析定义

把研究对象在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受的力的示意图，这个过程就是受力分析

二、受力分析的基本方法：

1.明确研究对象

在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体(整体)。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(既研究对象所受的外力)，而不分析研究对象施予外界的力。

2.隔离研究对象，按顺序找力

把研究对象从实际情景中分离出来，按重力，弹力(支持力、压力、拉力)，摩擦力，最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力，并画出各力的示意图。

口诀：一重二弹三摩擦四其他

3.受力分析的重要依据，检查是否画错力，多力，或漏力 (1)是否有施力物体

(2)是否符合该力产生的条件 (3)根据物体的运动状态分析

三、例题讲解，感知受力分析。

例题1：(1)分析静止在水平地面上的物体A受力。

(2)B物体在水平地面上做匀速直线运动，分析B物体受力。

例题2：水平力F把重为G的木块紧压在竖直墙壁上静止不动，分析木块受力情况。

例题3：如图所示，分析斜面上物体的受力情况

例题4：分析传送带上物体的受力情况 (水平传送带足够长)

例题5：倾斜传送带。物体与传送带保持相对静止。分析传送带上物体的受力情况

例6：有三个物体A、B、C静止叠放在上，C物

四：课堂小结：教师归纳本节课要点。

五、布置作业：练习小卷

六、板书设计

专题：受力分析

1.受力分析定义 2.受力分析方法：

(1)明确研究对象

(2)隔离研究对象，按顺序分析

(3)受力分析重要依据

水平桌面分析A、B、体受力。

3.例题讲解：例题①②③④⑤⑥

第四篇：物体受力分析的基本步骤

(1)首先要确定研究对象，可以把它从周围物体中隔离出来，只分析它所受的力，不考虑研究对象对周围物体的作用力;

(2)一般应先分析场力(重力、电场力、磁场力等)。 再分析弹力。绕研究对象—周，找出研究对象跟其它物体有几个接触面(点)，由几个接触面(点)就有可能受几个弹力。然后在分析这些接触面(点)与研究对象之间是否有挤压，若有，则画出弹力。

最后再分析摩擦力。根据摩擦力的产生条件，有弹力的地方就有可能受摩擦力。然后再根据接触面是否粗糙、与研究对象之间是否有相对运动或相对运动趋势，画出摩擦力

(3)根据物体的运动或运动趋势及物体周围的其它物体的分布情况，分析待定力，并画出研究对象的受力图;

(4)根据力的概念、平动方程和转动方程(其特例为平动平衡方程和转动平衡方程)来检验所分析的全部力的合力和合力矩是否满足题中给定物体的运动状态.若不满足，则一定有遗漏或多添了的力等毛病，必须重新进行分析. 物体受力分析时应注意的几个问题

1.有时为了使问题简化，出现一些暗示的提法，如“轻绳”、“轻杆”表示不考虑绳与杆的重力;如“光滑面”示意不考虑摩擦力.

2.弹力表现出的形式是多种多样的，平常说的“压力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“张力”等实际上都是弹力.两个物体相接触是产生弹力的必要条件，但不是充分条件，也就是相接触不一定都产生弹力.接触而无弹力的情况是存在的.

3.两个物体的接触面之间有弹力时才可能有摩擦力.如果接触面是粗糙的，到底有没有摩擦力?如果有摩擦力，方向又如何?这也要由研究对象受到的其它力与运动状态来确定.例如，放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A，当用一个沿着斜面向上的力F作用时，物体A处于静止状态，问物体A受几个力?从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力N和拉力F，但静摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是零，这需要分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定.

4.对连接体的受力分析能突出隔离法的优点，隔离法能使某些内力转化为外力处理，以便应用牛顿第二定律.但在选择研究对象时一定要根据需要，它可以是连接体中的一个物体或其中的几个物体，也可以是整体，千万不要盲目隔离以免使问题复杂化.

5.受力分析时要注意质点与物体的差别.一个物体由于运动情况的不同或研究的重点不同，有时可以把物体看作质点，有时不可以看作质点，如果不考虑物体的转动而只考虑平动，那就可以把物体看作质点.在以后运用牛顿运动定律讨论力和运动的关系时均把物体认为是质点，物体受到的是共点力.

6.注意每分析—个力，都应找出它的施力物体，以防止多分析出某些不存在的力.例如汽车刹车时还要继续向前运动，是物体惯性的表现，并不存在向前的“冲力”.又如把物体沿水平方向抛出去，物体做平抛运动，只受重力，并不存在向水平方向抛出的力。

7.注意只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其它物体所施的力。例如所研究的物体是A，那么只能分析“甲对A”、“乙对A”’、“丙对A”……的力，而不能分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”……的力.也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上。

例如：A、B两物体并排放在水平面上，现用以水平恒力F推物体A，A、B两物体一块运动。B物体只受重力mg、地面的支持力N1，A物体对它的推力N2和地面对它的摩擦力f。而不存在推力F，不能认为F通过物体A传递给了B。

8.注意合力和分力不能同时作为物体所受的力.例如：质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上时，受到重力mg、斜面对它支持力N和摩擦力f三个力的作用;不能认为物体受到重力mg、斜面对它支持力N和摩擦力f以及mgsinθ、mgcosθ五个力的作用.mgsinθ、mgcosθ只是重力沿斜面和垂直斜面的两个分力。

9.注意只分析根据性质命名的力(场力、弹力、摩擦力等)，不分析根据效果命名的力(向心力、下滑力、回复力等)。例如单摆在摆动过程中只受重力和绳子的拉力两个力，而并不受回复力。

10.分析物体受力时，除了考虑它与周围物体的作用外，还要考虑物体的运动情况(平衡状态、加速或减速运动、曲线运动).当物体的运动情况不同时，其受力情况必然不同.例如放在水平传送带上的物体，随传送带—起运动时，若传送带加速运动，物体所受的静摩擦力向前;若传送带减速运动，物体所受的静摩擦力向后;若传送带匀速运动，物体则不受静摩擦力作用。 另外还要注意每画一个力都要按力的方向画上箭头并标上符号。

第五篇：门支架受力分析计算书

一、底板的强度、刚度计算

(一)底板强度验算

1、荷载的取值

由于箱梁混凝土浇筑分两次进行，先浇底板和腹板，此时对底模的强度和刚度的要求较高;第二次浇筑顶板混凝土时，箱梁底板已形成一个整体受力板，对底模的强度和刚度的要求相对较低，因此取第一次浇筑是腹板底位置横桥向1m宽的模板进行验算，现浇砼的浇筑高度h=1.05米。 q=1.05×1×2.5=2.625t/m

2、跨度的取值

模板底横向方木的纵向间距按30cm布设，取;lp=0.3m。

3、跨数的取值

底模的最小宽度为1.22m，取n=1.22÷0.3≈4跨。

4、绘制计算简图

5、计算最大弯矩及最大剪力值

查《建筑静力结构计算手册》P153得

Mmax=0.121×ql2=0.121×2.625×0.32=0.029t•m

Qmax=0.62×ql=0.62×2.625×0.3=0.489t

6、底板强度验算

①正应力

σ=Mmax÷W=0.029÷(bh2÷6)

=0.029×6÷(1×0.022)

=435t/m2=4.35Mpa<6.5Mpa(A-5级木材的顺纹拉应力)

②剪应力

τ=QS÷Ib

其中S=1/8×bh2=1/8×1×0.022=5×10-5m

3I=1/12×bh3=1/12×1×0.023=6.67×10-7m

4b=1m

τ=(0.489×5×10-5)÷(6.67×10-7×1)

=36.66t/m2=0.3666Mpa<[τ]=1.2Mpa(顺纹剪应力)

满足剪应力要求

(二)底板刚度验算

查《建筑静力结构计算手册》P153得

fmax=(0.66×ql4)÷(100×EI)

其中E=8.5×103Mpa=8.5×109Pa

I=6.67×10-7m4

q=2.625t/m=2.625×104N/m

l=0.3m

fmax=(0.66×2.625×104×0.34)÷(100×8.5×109×6.67×10-7)

=2.48×10-4m=0.248mm<[f]=1.5mm

故底板的刚度满足变形要求。

二、底板下横向方木的强度、刚度计算

(一)横向方木的强度验算

1、荷载的取值，现浇砼h=1.05米

q=1.05×0.3×2.5=0.788t/m

2、跨度的取值

[10分配梁最大间距为1.1米，取lq=1.1米。

3、跨数的取值

因施工中有可能出现单跨受力，故取跨数n=1。

4、绘制计算简图

5、计算最大弯矩及剪力值

Mmax=1/8ql2=1/8×0.788t/m×1.12m2=0.12t•m

Qmax=1/2ql=1/2×0.788 t/m×1.1=0.43t

6、正应力及剪应力验算

σmax=Mmax÷W

=0.12t•m÷(1/6×0.1×0.12m2)=720t/m

2=7.2Mpa<[σ]=8.0Mpa

正应力满足要求。

τ=QmaxS÷(Ib)

其中S=1.25×10-4m

3I=8.33×10-6m

4b=0.1m

τ=(0.434×1.25×10-4)÷(8.33×10-6×0.1)=65.2 t/m2

=0.652Mpa<[τ]=1.3Mpa

方木的剪应力满足要求。

(二)方木刚度验算

fmax=5ql4÷(384EI)

其中E=9×103Mpa=9×109pa

I=8.33×10-6 m 4

q=0.788t/m=0.788×104N/m

l=1.1m

fmax=(5×0.788×104×1.14)÷(384×9×109×8.33×10-6)

=2×10-3m=2mm<[L/400]=2.75mm

方木的刚度满足要求。

三、[10分配槽钢强度及刚度验算

门支架的步距为0.6米，故2[10的最大跨度为0.6米，跨度比方木的跨度1.1米小，且2[10的截面特性W、I、E比10×10方木大许多，方木的验算已通过，可以认为[10强度及刚度同样满足要求。

四、支架的强度及刚度验算

门式支架单退最不利情况取腹板底位置，顺桥向承重范围为0.6m，横桥向承重范围0.9m，其中0.45m位于腹板位置，0.45m位于底板位置。

一期荷载

G1=0.075m×0.6m×0.2m×2.5t/m3=0.0225t

G2=0.45m×0.6m×1.05m×2.5t/m3=0.71t

G3=0.375m×0.6m×0.2m×2.5t/m3=0.12t

G一期=G1+ G2+ G3=0.86t

二期荷载

G二期=0.9m×0.6m×0.2m×2.5t/m3=0.27t

G总=G一期+G二期=1.13t

2、门支架强度验算

G总<[F]=2t(查亿利门支架的静载试验值)，强度满足要求。

3、门支架稳定性验算

门支架的自由长度要求不大于0.3米，可不验算压杆稳定。

4、门支架的压缩变形验算

△L=NL/(EA)

其中N=1.13t=1.13×104N

L=6m

E=2.1×105Mpa=2.1×1011pa

A=[(0.048/2)2-(0.042/2) 2]×π=4.24×10-4m

2△L=(1.13×104×6)÷(2.1×1011×4.24×10-4)

=7.62×10-4m=0.762mm<[△L]=1.5mm，故变形满足要求。

五、门支架底托处地基承载力验算

σ=G÷A

其中G=1.13t

A=0.6×0.25=0.15m2

σ=1.13÷0.15=7.54t/m2<[σ]=10t/m2

地基承载力满足要求。