等分布荷重を受ける単純支持はりのせん断力図(SFD),曲げモーメント(BMD),たわみ曲線を MATLAB または Octave により計算し,グラフ化する方法について説明します。
はじめに
本稿では,等分布荷重を受ける単純支持はりのせん断力図(SFD),曲げモーメント(BMD),たわみ曲線を MATLAB・Octave により計算し,グラフ化する方法について述べる。

概要
等分布荷重(1 N/mm)を受ける単純支持はり(simply supported beam,長さ 1,000 mm)の
- せん断力(shearing force)
- 曲げモーメント(bending moment)
- たわみ(deflection)
を計算する MATLAB・Octave プログラムを作成する。
計算結果に基づき,同プログラムでは,
- せん断力図(SFD : Shearing Force Diagram)
- 曲げモーメント図(BMD : Bending Moment Diagram)
- たわみ曲線(deflection curve)
をグラフとして出力する。
等分布荷重を受ける単純支持はりのせん断力,曲げモーメント,たわみの計算過程やグラフについて,[わかりやすい・詳細]等分布荷重を受ける単純支持はりのたわみ【Masassiah Web Site】でわかりやすく,そして詳細に解説する。
プログラムのソースコード
ll=1000; %単純支持はりの全長[mm]
xx=0:1:ll; %位置座標x[mm]
qq=1; %等分布荷重[N/mm]
EE=200000; %縦弾性係数[N/mm2]
Iz=3000; %断面二次モーメント[mm4]
%せん断力の計算
Qx=qq*(ll/2-xx);
%曲げモーメントの計算
Mx=qq/2*xx.*(ll-xx);
%たわみの計算
yx=qq/24/EE/Iz*(xx.^4-2*ll*xx.^3+ll^3*xx);
%せん断力図(SFD)の描画
figure(1);plot(xx,Qx);
xlabel('x [mm]');ylabel('shearing force [N]');
%曲げモーメント図(BMD)の描画
figure(2);plot(xx,Mx);
xlabel('x [mm]');ylabel('bending moment [N・mm]');
%たわみ曲線の描画
figure(3);plot(xx,yx);
xlabel('x [mm]');ylabel('y [mm]');
設定条件
等分布荷重 1 N/mm を受ける長さ 1,000 mm の単純支持はりのせん断力,曲げモーメント,たわみを計算する。
なお,はりの縦弾性係数は 200,000 N/mm2,断面二次モーメントは 3,000 mm4 を想定した。
グラフの説明
本プログラムで作成した等分布荷重を受ける単純支持はりの SFD,BMD,たわみ曲線のグラフと説明を以下に示す。
せん断力図(SFD)
等分布荷重を受ける単純支持はりのせん断力図(SFD)を下図に示す。
せん断力は x = 0 [mm] で最大値,はりの中央(x = l/2 [mm])で 0 [N],x = l [mm] で最小値となる単純減少直線となる。

曲げモーメント図(BMD)
等分布荷重を受ける単純支持はりの曲げモーメント図(BMD)を下図に示す。
曲げモーメントは x = 0 [mm] で 0 [N·m],はりの中央(x = l/2 [mm])で最大値,x = l [mm] で 0 [N·m] となり,上に凸の二次関数で表される。

たわみ曲線
等分布荷重を受ける単純支持はりのたわみ曲線を下図に示す。
たわみ曲線は x = 0 [mm] で 0 [mm],はりの中央(x = l/2 [mm])で最大値,x = l [mm] で 0 [mm] となり,上に凸の四次関数で表される。

参考文献
更新履歴
- 2019年11月11日 新規作成
- 中略
- 2025年1月11日 記事の概要を追加

