Kalkulator wykresów sił poprzecznych i momentów zginających

Wpisz swoje wartości. Odpowiedź i pełne rozwiązanie aktualizują się w trakcie pisania.

Belka
Siły skupione (dodatnie w dół, x od A)
Obciążenie ciągłe (dodatnie w dół)
Moment przyłożony

Wynik

RA21 kN
RB23 kN
Maksymalna siła tnąca (x = 8 m)−23 kN
Maksymalny moment zginający (x = 4,167 m)44,08 kN·m
Zerowa siła poprzeczna w punkciex = 4,167 m
Punkty zmiany znaku momentubrak
x (m)V⁻ (kN)V⁺ (kN)M (kN·m)
0—210
221142
41144
4,167 (V = 0)0044,08
8−23—0

Konwencja znaków: siła poprzeczna jest dodatnia, gdy siły na lewo od przekroju działają w górę; dodatni jest moment zginający rozciągający dolne włókna. Wartości dodatnie rysuje się nad osią.

Narysuj wykres sił poprzecznych (SFD) i momentów zginających (BMD) belki statycznie wyznaczalnej. Wybierz belkę swobodnie podpartą, wspornik lub belkę z wspornikiem, dodaj do trzech sił skupionych, obciążenie ciągłe i moment skupiony, a kalkulator znajdzie reakcje podpór, największą siłę poprzeczną i największy moment zginający wraz z ich położeniem, punkt zerowej siły poprzecznej oraz ewentualne punkty zmiany znaku momentu. Każda liczba jest wyliczona krok po kroku, więc możesz sprawdzić własne obliczenia linijka po linijce.

Wykresy sił poprzecznych i momentów zginających

w = 6 kN/mP1​ = 20 kNABRA​ = 21 kNRB​ = 23 kN224mSiła poprzeczna V (kN)+−−23x = 4,167212111Moment zginający M (kN·m)+44,0842

Rozwiązanie krok po kroku

Wypadkowa obciążenia ciągłego

W = w·ℓ = 6·4 = 24 kN
x̄ = (4 + 8)/2 = 6 m

Reakcje podpór z równowagi

ΣMA = 0: RB·8 = 20·2 + 24·6 = 184 kN·m
RB = 184/8 = 23 kN
ΣFy = 0: RA = 44 − 23 = 21 kN

Siła poprzeczna w przekrojach charakterystycznych

Idź od A w prawo: siły skierowane w górę dodają, siły skierowane w dół odejmują, a obciążenie ciągłe zmniejsza V o w na jednostkę długości.
V(0⁺) = 21 kN
V(2⁻) = 21 kN
V(2⁺) = 21 − 20 = 1 kN
V(4) = 1 kN
V(8⁻) = 1 − 6·4 = −23 kN
V(8⁺) = −23 + 23 = 0 kN

Moment zginający w przekrojach charakterystycznych

dM/dx = V, więc zmiana M między dwoma przekrojami jest równa polu wykresu siły poprzecznej między nimi.
M(0) = 0 kN·m
M(2) = 0 + 21·2 = 42 kN·m
M(4) = 42 + 1·2 = 44 kN·m
M(8) = 44 + ½·(1 + (−23))·4 = 0 kN·m

Gdzie moment zginający jest największy

V = 0: x = 4 + 1/6 = 4,167 m
M = 44 + 1²/(2·6) = 44,08 kN·m
|M|max = 44,08 kN·m, x = 4,167 m (sagging)

Sprawdzenie na prawym końcu

V(8⁺) = 0 kN, M(8) = 0 kN·m ✓

Najważniejsze wzory

Siła tnąca i moment
V = ΣF po jednej stronie, M = ΣF·d po jednej stronie
Swobodnie podparta, obciążenie równomierne
Mmax = wL²/8

Jak rysować wykresy sił poprzecznych i momentów zginających

  1. Narysuj schemat swobodnego ciała całej belki. Obciążenie ciągłe zastąp jego wypadkową: intensywność razy długość obciążonego odcinka, przyłożoną w środku tego odcinka.
  2. Znajdź reakcje podpór. Zapisz momenty względem jednej podpory, aby wyznaczyć reakcję w drugiej, a potem użyj sumy sił pionowych. Utwierdzenie wspornika przejmuje całe obciążenie oraz moment reakcyjny.
  3. Zaznacz przekroje charakterystyczne: podpory, każdą siłę skupioną i moment skupiony oraz początek i koniec każdego obciążenia ciągłego. Między dwoma przekrojami charakterystycznymi oba wykresy mają prosty kształt.
  4. Siła poprzeczna: zacznij od zera na lewym końcu i idź w prawo. Siła skierowana w górę powoduje skok wykresu w górę o swoją wartość, a siła skupiona skierowana w dół skok w dół. Pod obciążeniem równomiernym linia opada o w na jednostkę długości; bez obciążenia pozostaje pozioma.
  5. Moment zginający: zmiana momentu między dwoma przekrojami jest równa polu wykresu siły poprzecznej między nimi, ponieważ dM/dx = V. Moment jest linią prostą tam, gdzie V jest stałe, i parabolą pod obciążeniem równomiernym. Moment skupiony zgodny z ruchem wskazówek zegara powoduje jego skok w górę o swoją wartość.
  6. Odczytaj wyniki. Moment ma ekstremum tam, gdzie siła poprzeczna przechodzi przez zero. Jest zerowy na wolnym końcu oraz na końcowej podporze przegubowej lub przesuwnej, a tam, gdzie zmienia znak, jest punkt zmiany znaku momentu.

Pytania i odpowiedzi

Jakiej konwencji znaków używa kalkulator?

Siła poprzeczna jest dodatnia, gdy siły na lewo od przekroju dają w sumie siłę skierowaną w górę. Moment zginający jest dodatni, gdy belka się wygina ku dołowi, a dolna warstwa jest rozciągana. Wartości dodatnie rysuje się nad osią. Obciążenia skierowane w dół i momenty zgodne z ruchem wskazówek zegara wpisuj jako liczby dodatnie, a obciążenie skierowane w górę lub moment przeciwny do ruchu wskazówek zegara jako liczbę ujemną.

Gdzie moment zginający jest największy?

Ponieważ dM/dx = V, moment zginający ma ekstremum tam, gdzie siła poprzeczna jest równa zero lub zmienia znak. Pod obciążeniem równomiernym, jeśli ten punkt leży wewnątrz obciążonego odcinka, jest to odległość V/w od początku przedziału. Przy samych siłach skupionych jest to punkt tuż pod jedną z sił. Na wsporniku z obciążeniami skierowanymi w dół jest to utwierdzenie. Sprawdź też oba końce i każdy punkt, w którym działa moment skupiony: moment ma tam skok, a największa wartość bezwzględna może wystąpić właśnie tam.

Czym jest punkt zmiany znaku momentu?

Przekrojem, w którym moment zginający zmienia znak, z dodatniego na ujemny lub odwrotnie. Krzywizna belki zmienia się tam na przeciwną. Belki z wspornikiem mają zwykle jeden taki punkt między podporami, co ma znaczenie dla rozmieszczenia zbrojenia w belce żelbetowej.

Dlaczego wykres siły poprzecznej ma skok w punkcie przyłożenia siły skupionej?

Siła skupiona działa na bardzo krótkim odcinku belki, więc siła poprzeczna tuż na lewo i tuż na prawo od niej różni się o całą wartość siły. Tabela przekrojów charakterystycznych podaje obie wartości, V⁻ i V⁺, przy każdej sile i podporze.

Czy mogę używać kip i ft?

Tak. Przełącz jednostki na amerykańskie, a wszystkie wyniki będą podane w kip, ft i kip·ft. Metoda jest taka sama w obu układach.

Jakie belki rozwiązuje?

Belki statycznie wyznaczalne: swobodnie podparte, wsporniki oraz belki swobodnie podparte z wspornikiem po prawej stronie. Belki ciągłe i wsporniki z podporą dodatkową są statycznie niewyznaczalne i wymagają uwzględnienia ugięć, więc nie są obsługiwane.

Poćwicz samodzielne rysowanie wykresów

Ćwicz: Siła tnąca i moment zginający

Kalkulator daje odpowiedź. Na egzaminie potrzebujesz metody: ćwicz ją na nowych zadaniach z podpowiedziami i rozwiązaniami.

</> Osadź

Bezpłatnie dla nauczycieli i szkół: wklej ten kod na stronę kursu, do LMS lub na swoją stronę. Studenci mogą korzystać z kalkulatora i rozwiązania krok po kroku bez konta.

Więcej kalkulatorów