運用AutoCAD求解桁架內(nèi)力

  摘要： 一個平面匯交力系的平衡條件是其力多邊形必須閉合,依其條件,利用圖解法和計算機中的AUTO CAD繪圖工具,迅速準確地求解一個結(jié)點上的兩個未知力,并以其類推求解桁架各桿內(nèi)力。特別在復(fù)雜的桁架內(nèi)力計算中更顯示其法優(yōu)越性。

   關(guān)鍵詞： CAD 桁架 內(nèi)力

   一般靜定平面桁架的內(nèi)力分析采用截面法、節(jié)點法和圖解法。簡單的桁架內(nèi)力可以通過節(jié)點法求解,但多節(jié)點的平面桁架將會有大量的、復(fù)雜的計算;圖解法亦往往由于手工作圖、量圖的偏差而影響計算結(jié)果的準確性。所以,在工程設(shè)計中當遇到桁架計算或選用通用圖需進行桁架內(nèi)力復(fù)核時(如屋架上吊掛荷重,屋架為非標準尺寸),不免會感到數(shù)解法的繁雜以及計算起來需要較長的時間和細致耐心的工作。筆者在具體工程設(shè)計中發(fā)現(xiàn):運用圖解法并結(jié)合工作面上的計算機AUTO CAD來進行桁架內(nèi)力計算,可迅速方便地繪制、修改和測量圖形,得到精確的計算結(jié)果。其具體作法如下:

(1)進入AUTO CAD工作環(huán)境。

(2)以一定的比例(如1∶1,1∶10等)繪制桁架計算簡圖,如圖1。

(3)先從圖1節(jié)點a開始復(fù)制［COPY］a節(jié)點處的桿件(圖1點虛線),得其隔離體,如圖2(a)所示,作用于節(jié)點a的力有已知力R,Nab和未知力Nac，Nae;由節(jié)點力的平衡條件:其節(jié)點處各力所組成的力多邊形閉合,繪制其力多邊形。按指定距離偏移命令［OFFSET］,偏移ae直線,其指定距離為已知豎向力的值238(R－Nab=256－18=238),得力多邊形一邊aa′,見圖2(b);采用圖形切角命令［CHAMFER］點取代表各桿件的直線,使其兩兩相交,即得閉合三角形,并根據(jù)力在多邊形中首尾相聯(lián)的特點標注力的指向,見圖2(d);最后采用圖形數(shù)據(jù)查詢命令［LIST］分別點取線段,即得線段長度為對應(yīng)桿件力的大小,并將其值標注在圖上。
(4)從圖1上拷�。跜OPY］c節(jié)點處各桿,得到c節(jié)點的隔離體,如圖3(a)所示,作用于該節(jié)點的力有已知力P和Nac,未知力Ncd,Nce,同樣可作出代表力P的線段長度,并從圖2(d)中拷�。跜OPY］力Nac到力P的尾部,使兩力首尾相聯(lián)(注意:力Nca與Nac大小相等,方向相反);移動［MOVE］并輔以捕捉命令將ca移到力Nca的尾部,如圖3(c),然后采用切角命令［CHAMFER］點取直線,得其閉合多邊形,并根據(jù)力的首尾相聯(lián)特征標注力的方向,采用命令［LIST］查詢線段長度,得其對應(yīng)桿件力的大小,并將其值標注在力多邊形上。
(5)以此類推,可求各節(jié)點上的各桿內(nèi)力,如圖4、圖5。最后根據(jù)力的指向判斷桿件是壓桿還是拉桿,指向節(jié)點的為壓桿,遠離節(jié)點的為拉桿。


    綜上所述,只要有AUTO CAD 的基本操作知識和圖桁架的內(nèi)力就可通過圖解法，利用AUTO CAD迅速、便捷地求出。特別在復(fù)雜的桁架內(nèi)力計算中，更能顯示此法的優(yōu)越性。

    作者單位：劉躍華（江蘇鹽城市建筑設(shè)計研究院,鹽城　224002）
　　　　　    李蘭英（江蘇鹽城工學院建工系,鹽城　224002）
參考文獻
   1　楊茀康等主編．結(jié)構(gòu)力學．北京：高等教育出版社，1983
   2　趙長利等主編．CAD五周通．西安：陜西電子雜志社出版，1995