如图所示,直杆AD的左端固定,作用在截面B、C、D上的力分别为F1 =100KN,F2=80KN,.F3 =60KN。试分别求AB段、BC段、CD段杆的轴力,并作出轴力图。F1 F2 F3-|||-A B IC D-|||-1m 艹 3m ← 1.5m

题目解答
答案


解析
考查要点:本题主要考查杆件轴力的计算及轴力图的绘制,涉及静力学平衡方程的应用和截面法的使用。
解题核心思路:
- 支座反力计算:通过整体平衡方程求解固定端的支座反力,确定杆件整体受力情况。
- 分段轴力计算:采用截面法,分段选取隔离体,利用平衡方程逐段计算轴力。
- 轴力图绘制:根据各段轴力值,绘制轴力图,明确拉力(正)和压力(负)的方向。
破题关键点:
- 方向判断:明确各外力方向及支座反力方向,正确建立平衡方程。
- 隔离体选择:分段时需注意隔离体包含的外力范围,避免遗漏或重复计算。
1. 支座反力计算
取整个杆AD为隔离体,设支座反力$F_N$向右为正,根据平衡方程:
$\sum F_x = 0 \implies F_N + F_1 - F_2 + F_3 = 0$
代入$F_1=100\,\text{kN}$,$F_2=80\,\text{kN}$,$F_3=60\,\text{kN}$:
$F_N = -F_1 + F_2 - F_3 = -100 + 80 - 60 = -80\,\text{kN}$
负号表示支座反力实际方向向左。
2. 分段轴力计算
AB段(取左段隔离体)
外力仅支座反力$F_N=-80\,\text{kN}$(向左),轴力$N_1$平衡此力:
$\sum F_x = 0 \implies N_1 - F_N = 0 \implies N_1 = F_N = 80\,\text{kN}$
(轴力为拉力)
BC段(取左段隔离体)
外力包括$F_N=-80\,\text{kN}$(向左)和$F_1=100\,\text{kN}$(向右),轴力$N_2$平衡总外力:
$\sum F_x = 0 \implies N_2 + F_1 - F_N = 0 \implies N_2 = F_N - F_1 = -80 - 100 = -20\,\text{kN}$
(轴力为压力)
CD段(取右段隔离体)
外力仅$F_3=60\,\text{kN}$(向右),轴力$N_3$平衡此力:
$\sum F_x = 0 \implies -N_3 + F_3 = 0 \implies N_3 = F_3 = 60\,\text{kN}$
(轴力为拉力)
3. 轴力图绘制
- AB段:轴力$80\,\text{kN}$(拉力)
- BC段:轴力$-20\,\text{kN}$(压力)
- CD段:轴力$60\,\text{kN}$(拉力)