《结构力学》第十四章结构振动与稳定1-40页精选文档
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【最新整理,下载后即可编辑】§13-4 连续梁的整体刚度矩阵即传统位移法:根据每个结点位移对附加约束上的约束力{F}的贡献大小进行叠加而计算所得。
一、单元集成法的力学模型和基本概念1.首先只考虑于是其中由前面的单元刚度矩阵所得,则进一步得到所以最终得到2.则这是最后总结如下的形式来作最终的计算§13-5 刚架的整体刚度矩阵思路要点:(1)设各单元已形成了整体坐标系下的单元刚度矩阵;与连续梁相比: (1)各单元考虑轴向变形;(2)每个刚结点有三个位移; (3)要采用整体坐标;(4)要处理非刚结点的特殊情况。
一、结点位移分量的统一编码——总码整体结构的结点位移向量为:相应地结点力向量为:规定:对于已知为零的结点位移分量,其总码均编为零。
其中每个单元的刚度为以下其中定位向量为:最终进行叠加求得整体刚度矩阵代入数字得定位向量:§13-6 等效结点荷载结构体系刚度方程:{F}= [K]{∆} (1)表示结点位移{∆}和结点力{F}之间的关系,反映了结构的刚度性质,而不涉及原结构上作用的实际荷载,并不是原结构的位移法基本方程。
一、位移法基本方程} ={0} (2)[K]{∆} +{FP用图来表达以上思想:二、 等效结点荷载的概念显然 {P }= –{F P }………解决了计算等效结点荷载的问题 等效原则是两种荷载在基本体系中产生相同的结点约束力 三、按单元集成法求整体结构的等效结点荷载{P } (1)局部坐标单元的等效结点荷载(2)整体坐标单元的等效结点荷载(3) 结构的等效结点荷载{P }{}[]{}P T P T=依次将每个单元等效结点荷载中的元素按照单元定位向量在结构的等效结点荷载中定位叠加。
§13-7 计算步骤和算例1 确定整体和局部坐标系、单元和结点位移编码2 形成刚度矩阵(1)形成局部坐标系下的单元刚度矩阵(2)形成整体坐标系下的单元刚度矩阵(3)“换码重排座”,形成整体结构的刚度矩阵3 形成等效结点荷载(1)形成局部坐标系下的单元固端力(2)形成整体坐标系下的单元等效结点荷载(3) “换码重排座”,形成整体结构的等效结点荷载4 解整体刚度方程,求结点位移5 求各单元的杆端内力(1)整体坐标系下的单元杆端位移(2)局部坐标系下的单元杆端位移(3)局部坐标系下的单元杆端内力§13-8 忽略轴向变形时矩形刚架的整体分析14 超静定结构总论§14-1 超静定结构解法的分类和比较超静定结构计算方法分类各种结构型式所选用的适宜解法说明:手算时,凡是多余约束多、结点位移少的结构用位移法;反之用力法。
P第十四章 结构的稳定计算14.1 两类稳定问题概述一、结构设计应满足三方面的要求1、强度2、刚度3、稳定性。
二、基本概念1、失稳:当荷载达到某一数值时,体系由稳定平衡状态转变为不稳定状态,而丧失原始平衡状态的稳定性,简称“失稳”。
工程中由于结构失稳而导致的事故时有发生,如加拿大魁北克大桥、美国华盛顿剧院的倒塌事故,1983年北京某科研楼兴建中的脚手架的整体失稳等,都是工程结构失稳的典型例子。
2、临界状态:由稳定平衡状态过度到不稳定状态的中间状态(中性平衡状态)。
3、临界荷载:临界状态时相应的荷载。
三、结构失稳的两种基本形式1、第一类失稳(分支点失稳):结构变形产生了性质上的突变,带有突然性。
2、第二类失稳(极值点失稳):虽不出现新的变形形式,但结构原来的变形将增大或材料的应力超过其许可值,结构不能正常工作。
c rc r14.2 确定临界荷载的静力法和能量法一、静力法1、临界状态的静力特征(1)体系失稳前在弹性阶段工作a 、应力、应变成线性关系。
b 、挠曲线近似微分方程成立。
(2)静力特征临界荷载具有“平衡状态的二重性”,因为它是由稳定平衡状态过渡到不稳定状态的极限状态。
2、定义:假定体系处于微弯失稳的临界状态,列出相应的平衡微分方程,进而求解临界荷载的方法。
3、步骤:(1)建立坐标系、取隔离体、绘受力图。
(2)列静力平衡方程。
(3)将挠曲线方程代入平衡方程后,利用边界条件求稳定方程。
(4)解稳定方程,求临界荷载。
4、举例 试求图示结构的临界荷载。
x解“超越方程”的两种方法: 1、逐步逼近法(试算法):2、图解法:以αl 为自变量,分别绘出z= αl 和 z=tg αl 的图形,求大于零的第一个交点, 确定αl 。
取最小根αl =4.493例14−1 图14−6(a )所示一端固定、一端自由的杆件,BC 段为刚性,A B 段弯曲刚度为EI 。
试建立临界荷载的稳定方程。
解:任一截面的弯矩为稳定方程为展开次行列式得((二、能量法1、用能量原理建立的能量准则(适用于单自由度体系)(1)三种平衡状态a 、稳定平衡: 偏离平衡位置,总势能增加。