结构力学第七章 力法
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结构力学力法的计算在结构力学中,力法是一种常用的计算方法,用于分析和设计各种结构的受力状态和稳定性。
力法基于牛顿第二定律和结构平衡原理,通过将结构划分为多个互相独立的力学系统,再进行力学方程的求解,可以得到结构各点的受力情况。
力法的计算过程主要包括以下几个步骤:1.确定受力系统:首先,需要明确结构的受力体系,包括受力点、受力方向和受力大小。
根据结构的特点和应用要求,可以选择合适的受力系统。
2.提取受力系统:将受力系统从结构中剥离出来,形成独立的力学系统。
这样可以降低计算难度,并且便于分析结构的受力情况。
3.建立力学模型:对于每个独立的力学系统,需要建立相应的力学模型。
根据受力情况和结构的几何形状,可以选择适当的力学模型,如简支梁、悬臂梁等。
4.进行力学方程求解:通过应用牛顿第二定律和结构平衡原理,可以建立相应的力学方程。
根据方程的特点,可以选择适当的数值解法,如代数法或迭代法等。
5.求解受力分布:通过求解力学方程,可以得到结构各点的受力情况。
这包括受力方向、受力大小和受力位置等信息。
根据这些信息,可以对结构的受力状态进行分析和评估。
6.验证和优化设计:对于计算结果,需要进行验证和优化设计。
通过与理论计算或实验结果的对比,可以确认计算的准确性,并对结构的设计进行必要的调整和优化。
需要注意的是,力法的计算过程需要考虑以下几个因素:1.边界条件:在进行力法计算时,需要确定结构的边界条件。
边界条件可以影响结构的受力情况,因此对于计算结果的准确性至关重要。
2.材料性质:在建立力学模型时,需要考虑材料的性质和力学参数。
材料的性质直接影响结构的刚度和强度,因此对于计算结果的准确性有很大影响。
3.荷载条件:在进行力法计算时,需要明确结构所受的荷载条件,包括静载和动载。
不同的荷载条件会导致结构不同的受力状态和响应,因此需要准确确定。
4.结构几何形状:在进行力法计算时,需要考虑结构的几何形状。
结构的几何形状会直接影响结构的受力分布和刚度特性,因此需要准确描述和建模。
第七章力法本章介绍超静定问题的内力及位移计算。
§7-1超静定结构概述一、超静定结构:指几何不变的超静定结构;二、多余未知力、赘余力或冗力:多余约束/联系中的力,可以是内力,也可以是支反力例如:A B多余未知力F BF N多余未知力F N三、求解超静定问题所利用的条件1)平衡条件:静力平衡方程;2)几何条件:变形必须满足约束条件例如:1 1'Δu=Δv=Δφ=0A BΔBy=03)物理条件:应力应变关系,现指线弹性的应力应变关系。
四、求解超静定问题的两种基本方法1)力法,或柔度法:以多余未知力作为基本未知量柔度:单位力引起的位移。
2)位移法,或刚度法:以未知的结点位移作为基本未知量刚度:单位位移引起的力。
§7-2超静定次数的确定有三种确定超静定次数的方法一、解除多余的约束/联系:去掉多余约束/联系的数目等于超静定次数。
解除多余的约束/联系的方式:1)去掉一个链杆或切断一根二力杆,相当于去掉一个约束/联系,显示一个力或一对内力,例如:注意:约束/联系可以去掉,但其作用不能去掉。
2) 去掉一个固定铰支座,或拆开一个单铰,相当于去掉两个约束/联系,显示两个力或两对内力,例如:3)在刚结点处作一切口,或去掉一个固支端,相当于去掉三个约束/联系,显示三个力或三对内力,例如:4)将刚结点换成铰结点,相当于去掉一个约束/联系,显示一对弯矩,例如:5)将固支端换成固定铰支座,相当于去掉一个约束/联系,显示一个支反力偶,例如:6)将固定铰支座换成滚动铰支座,相当于去掉一个约束/联系,显示一个支反力,例如:注意:可以用不同的方式去掉多余约束,得到不同的静定结构,例如:A B A BA BABAB(1)(2)(3)(4)二、框格结构超静定次数的确定1)一个封闭无铰(也无铰支座)的框格,超静定次数是三次,若有f个封闭无铰的框格,则超静定次数是3×f次,例如:2)若结构上还有若干个铰,等效于h个单铰,则超静定次数是3×f - h次,例如:最终结构的超静定次数是3×7 –2– 3=16次3)地基本身围成的框格不算,即地基作为一个开口的刚片,例如:三、由计算自由度W确定超静定次数n =-W此法对于桁架结构较适用,因为桁架结构的杆件数很容易确定。
第7章 力 法
7.1 复习笔记【知识框架】
【重点难点归纳】
一、概述(见表7-1-1) ★★
表7-1-1 概述
二、超静定次数的确定(见表7-1-2) ★★★★
表7-1-2 超静定次数的确定
三、力法的基本概念(见表7-1-3) ★★★
力法的基本概念,包括基本未知量、基本体系、基本结构以及基本方程见表7-1-3,此外,表中还归纳了超静定结构的力法分析步骤。
表7-1-3 力法的基本未知量、基本体系和基本方程
四、力法的典型方程(见表7-1-4) ★★★
表7-1-4 力法的典型方程
五、对称性的利用 ★★★★
1.对称结构及作用荷载的对称性(表7-1-5)
表7-1-5 对称结构及作用荷载的对称性
2.非对称荷载的处理(表7-1-6)
表7-1-6 非对称荷载的处理。
结构力学第7章力法力法是结构力学中的一种分析方法,通过力法可以计算结构系统中各个构件的受力情况。
力法分为两种,即静力法和动力法。
静力法是力法的一种基本形式,它假设结构系统处于静止状态,通过平衡条件来计算结构中构件的受力。
在应用静力法时,我们根据不同的受力情况选择适当的计算方法。
常见的静力法有三种,即图解法、解析法和力平衡方程法。
图解法是最直观、易于理解和应用的方法之一、在图解法中,我们首先绘制结构的荷载图和支座反力图。
然后,根据等效荷载和支座反力,我们可以通过直观的力平衡图来计算结构中各个构件的受力情况。
解析法是一种较为精确的力法方法。
在解析法中,我们可以通过力平衡方程来计算结构中各个构件的受力。
通过将力平衡方程应用于不同的构件,我们可以得到方程组,并解得未知力的数值。
常见的解析法有支反推移法、拆解法和替换法。
支反推移法是一种常见的解析法,它通过将处于平衡状态的内力反向传递来计算结构中各个构件的受力。
该方法适用于简单、对称的结构系统。
拆解法是一种适用于复杂结构的方法,它将结构系统拆解为多个简单结构,在每个简单结构中应用平衡条件计算受力。
替换法是一种常用于桁架结构的方法,它通过将构件按照等效的支座反力进行替换,然后计算受力。
力平衡方程法是一种广泛应用于结构力学中的方法。
在力平衡方程法中,我们通过应用力平衡方程来计算结构中各个构件的受力。
在计算过程中,我们需要考虑结构的平衡条件、力的合成和分解等因素。
常见的力平衡方程法有梁静力法、杆件静力法和平面结构静力法等。
动力法是力法的另一种形式,它适用于分析结构在动力作用下的响应。
动力法通过求解结构的动力方程,计算结构的振动、位移和应力等。
常见的动力法有等效荷载法、阻尼振动法和模态分析法等。
等效荷载法是一种常用的动力法,它将随机振动转化为与之等效的静力荷载,然后用静力法来计算结构的受力情况。
阻尼振动法是一种考虑结构阻尼特性的动力法,它在动力方程中引入阻尼项,计算结构的振动衰减情况。