觀念釐清

觀念釐清

內力圖

一、繪製內力圖共通原則

（一）、內力圖是用圖形來表示桿件內力的分佈情形。

（二）、主要有「剪力」、「彎矩力」、「軸力」圖。

（三）、須對內力產生的原理進行清楚的理解。

（四）、內力圖繪製採第一象限的規則，由左至右繪製，上正下負。

二、剪力原理

首先，為了要呈現剪力，即每一切面的剪力組成。

每一切面的剪力為 dV。

假設某一切面剪力為 V，那麼下一切面的剪力即為V+dV。

以W均佈力而言，+W作用於dx距離的切面時，依「力平衡」觀念可列下列式：

V+W*dx-(V+dV)=0

=>

dV/dx=W

V=∫WdX＋C1(常數)

即 V_R=V_L+W_圖面積

以P₀集中力而言，V_R=V_L+P₀

故　V_R=V_L+W圖面積＋P₀

三、彎矩圖

[ΣM₀=0]

M_R=M_L+V圖面積+M₀

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基礎結構

一、結構體

首先，所謂的一組結構，指涉的是由許多的「桿件」所組成的系統。

這系統中，用來連結桿件各部位的物件，我們稱為「接續」。

用來將「桿件」們定著於大地、或另一個穩定的系統上的物件，我們稱為「支承」。

然而不管是「桿件」、「接續」、「支承」，都扮演了傳遞「作用力」的角色。

二、作用力的探討

在此必須先指出的是，在基本結構學中，我們探討的只是「平面力系」的空間，

也就是我們的探討範圍只是「二維的空間」，即只有X向、Y向的平面。

換句話說，這個世界，只存在「一張紙上」。

因此，在這紙上任何方向的力，都可以用ｘ向與ｙ向去分解，比例不同而已。

然而，特別的是，因為在「作用力」與「距離」的關係，產生出「額外」的力，即「力矩」

如同阿基米德所說

「給我一根支桿，我可以舉起全世界」

因此，在平面力系中，作用力可分解為三種作用力，

ｘ向的作用力、（以Fｘ代替）

ｙ向的作用力、（以Fｙ代替）

及產生的力矩作用力。（以Ｍ代替）

三、不同構件形式力學意義的探討

首先探討「支承」角色，支承可「傳遞」結構體的力量至另一個穩定的系統（如大地、或另一個穩定結構）

　此處的「傳遞」對於結構體而言是提供支撐力，

　結構體A透過「支承」將力傳到大地上，大地因為能夠承受足夠作用力，故將力反過來傳遞回支承上。

　相對於結構體A而言，支承就是提供了反力，用來承受作用其結構上的「作用力」。

支承包括了基本的「固定端」、「鉸支承」、「滾支承」，以及其他「定向支承」、「彈性支承」

　固定端可「傳遞」三種作用力（Fx、Fy、M）

　鉸支承可「傳遞」兩種作用力（Fx、Fy），無法傳遞力矩力。

　滾支承可「傳遞」１種作用力（與支承方向完全垂直的力，無法抵抗與支承方向完全水平的力，亦無法抵抗力矩）

接續包括了基本的「剛接」、「鉸接（樞接）」、「滾接」，以及其他「定向接續」、「彈性接續」

　剛接可「傳遞」三種作用力（Fx、Fy、M）

　鉸接可「傳遞」兩種作用力（Fx、Fy），無法傳遞力矩力。

　滾接可「傳遞」１種作用力（與支承方向完全垂直的力，無法抵抗與支承方向完全水平的力，亦無法抵抗力矩）

四、內力

前面我們探討了「支承」與「接續」的構件形式，卻沒探討「桿件」的構件形式，

因為「桿件」除了有傳遞「外力」的面向，亦須探討其「外力」轉換成以內力形式來表達的面相。

當然，「支承」與「接續」在真實的世界中，當然也可以探討其內力的面向，但因為在基礎結構中，都將支承與接續視為一種「質點」。

也不去探討其「材料特性」能否承受所需傳遞力量的能力。但因為桿件是結構的主要部份，其內力的探討關乎著其材料是否能夠承受外力的作用。因此，內力的概念就非常重要。

內力的概念中包括了

軸向力（Ｎ）

剪力（Ｖ）

扭力（Ｔ）

彎矩（Ｍ）

此處所謂的力　係指具有方向、及大小的力量。

此處所謂的力偶　係指力量大小相同，方向相反，成對的力。

四、結構型式

在基本結構中，我們「定義」出三種結構型式概念，之所以說是概念是因為不會有真實的結構如此，但為了理解及設計需求。

「梁結構」型式

在梁結構中，「桿件」承受三種作用力

剛架結構

桁架結構

組合構件