同济大学桁架实验报告.pdf
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工程力学(Ⅰ)实验设计实验报告
1.设计构思及简图
在开始的前三天,我们小组进行了深入的学习以及反复的讨论,并且亲手做
了单面的简单桁架来积累工作经验。在这前三天的设计阶段,我们找到了比较合
理的桁架结构。同时,我们也给所做的简单桁架进行了手动的加载,通过对加载
破坏的观察,发现了初始想法的一些误区。比如说,我们放弃了用两根粗木条粘
合在一起作为最长的梁的保守想法;并且在一些容易破坏的位置强化了加固。
最终,我们采用 “芬克式”的结构,它的详图如下所示:
在该图中,因为先前的经验告诉我们,实际操作会影响木条长度的偏差。因
此,我们在图中,只标示出了一些关键部位水平竖直位置距离,而几根斜杆则准
备在操作中利用已有框架直接量取,以保证木条之间不会产生缝隙、瑕疵。
在图中平面内的杆件,我们决定一律使用8*8的木杆,虽然这会增加结构的
自重,但是在主结构上使用较粗的杆件在各项性能上都会有所增强。经过我们计
算权衡,选用8*8 的粗杆是牢靠的。
在局部,我们使用如下图所示的加固形式:
两端采用
木楔加固
加载的荷载将会作
用在这个木块上,以
此保证荷载左右的
平衡,避免扭转;并
且我们会在它的覆
盖面上贴上木板(在
受拉压方向上顺
纹),再次保护节点。
在连接杆的安排下,斜视图如下所示:
6*6细杆与斜腹杆相连
8*8粗杆与外侧斜杆相连
8*8粗杆与外侧斜杆相连
8*8粗杆与底端的下弦杆相连
使用芬克式,是因为它的造型简洁而又美观,木材用量少,而且受力情况良
好。不选用再复杂一点的结构,甚至是拱形结构,是因为我们考虑到自身制作工
艺有限,并且越复杂的结构在成品后就容易变得不对称,最终发生自身的扭转。
相信我们设计的结构会取得较好的比强值。
2.理论计算过程与结果
在计算之前,我们先进行如下假设:
1)桁架的节点是铰接;
2) 每个杆件的轴线是直线,并通过铰的中心;
3) 荷载及支座反力都作用在节点上。
4)因为木材较轻,所以结构自重忽略不计
已知材料属性:
我们将整个结构看作完全对称,忽略空间上的横杆的受力,得到平面简化图如下:
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这是一个超静定结构,但因为 、 杆轴向力与 杆相比小了两个数量级,
因此可以在部分节点当成静定结构来计算。
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第一,我们研究 杆受拉伸长破坏。
2 3 0
因为由平面受力分析可知, 、 杆作为受压杆,轴向力几乎为 ,所以忽略
不计。因此有
=FN/A ≤ 11 MPa
所
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