结构力学机动法作影响线
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机动法作静定结构内力影响线依据机动法是结构力学中的一种常用方法,它通过对静定结构进行虚位移,得到结构内力的影响线。
影响线可以用来计算结构内力,分析结构的稳定性和安全性。
本文将以机动法作静定结构内力影响线为标题,详细介绍该方法的原理和应用。
一、机动法的原理机动法是一种基于虚位移原理的力学分析方法。
它假设结构处于静定平衡状态,通过施加虚位移,得到结构的内力分布情况。
具体的步骤如下:1. 建立坐标系:首先,需要建立合适的坐标系来描述结构的几何形状和受力情况。
2. 施加虚位移:在结构的每个节点处施加虚位移,可以是平移、转动或两者的组合。
虚位移是一个无限小的位移,它满足结构的约束条件。
3. 建立平衡方程:根据结构处于静定平衡状态,可以建立各个节点的平衡方程,包括力平衡和力矩平衡方程。
4. 求解内力影响线:通过解平衡方程,得到结构内力与虚位移之间的关系,即内力影响线。
内力影响线描述了不同位置处的虚位移对内力的影响程度。
5. 计算内力:利用内力影响线,可以计算出结构在不同位置处的内力大小和方向。
二、机动法的应用机动法作为一种常用的静力学方法,广泛应用于结构力学的研究和工程实践中。
具体应用包括以下几个方面:1. 内力分析:机动法可以用来计算结构在各个位置处的内力大小和方向。
通过分析内力的分布情况,可以评估结构的稳定性和安全性。
例如,在桥梁设计中,通过计算桥梁各个位置处的内力,可以确定桥梁的强度和刚度要求。
2. 结构优化:机动法可以用来评估不同结构方案的性能,从而进行结构优化设计。
通过分析不同虚位移对内力的影响,可以找到最优的结构形状和尺寸。
例如,在建筑设计中,可以通过机动法来评估不同楼板厚度对结构内力的影响,从而确定最经济的楼板厚度。
3. 结构安全评估:机动法可以用来评估结构的安全性。
通过分析内力的分布情况,可以确定结构是否存在超过设计强度的部分。
例如,在地震工程中,可以通过机动法来评估结构在地震荷载下的内力分布情况,从而确定结构的安全性。
§4-5 机动法作影响线机动法是一种广泛应用于土木工程领域的分析工具,其作用就是建立土体受力与变形之间的关系,从而推导出土体内部的应力和应变分布规律。
其中,机动法作影响线是机动法的一种应用形式,它在分析土体内部应力和应变分布的基础上,还可以计算出结构受力部位的轴力、弯矩、剪力等参数。
机动法作影响线的基本思想是将荷载作为影响线来分析受力结构,然后利用机动法的数学模型求解出各个截面的受力情况。
具体地,机动法作影响线的分析过程包括以下几个步骤:1. 建立荷载影响线。
荷载影响线是指荷载在结构上产生的影响,通常采用均布荷载、集中荷载、三角荷载等形式来表示。
2. 建立切线向量和正交向量。
切线向量表示结构受力截面的切向变形,而正交向量表示结构截面的法向变形。
3. 建立应力函数。
应力函数是机动法作影响线分析的核心部分,它根据不同截面的几何特征和弹性模量等参数,建立结构各点的应力分布规律。
4. 建立内力函数。
内力函数利用应力函数求解各个截面处的轴力、弯矩、剪力等参数,从而确定结构在荷载作用下的受力分布情况。
5. 求解内力函数。
求解内力函数可以采用数值分析法、微积分法等多种数学方法,其中最常用的是离散化方法和积分法。
6. 绘制受力分布曲线。
根据内力函数求出的受力分布参数,可以绘制出不同截面的受力分布曲线,从而判断结构是否满足设计要求。
在实际工程中,机动法作影响线广泛应用于桥梁、隧道、地下洞室等土木工程结构的设计和分析中。
通过机动法作影响线的分析,可以准确地计算出结构各个部位的受力情况,从而为结构的优化设计提供重要依据。
同时,机动法作影响线还可以用于损伤诊断、结构健康监测等领域,具有广阔的应用前景。
结构力学影响线试题答案8影响线判断题:1、影响线仅应用在移动荷载作用下的内力计算问题中,而不能应用在恒载作用下的内力计算问题。
( )答案:错2、静定梁任一截面C的剪力影响线在截面C左、右的两线段总是互相平行的。
( )答案:错4、结构各截面弯矩影响线的最大竖标和最小竖标分别相连,即构成该结构的弯矩包络图。
( )答案:错7、内力影响线与内力图的不同之处仅在于内力影响线竖标与内力图竖标的量纲不同。
()答案:错二、填空:2、用静力法作影响线的基本方法可分为两大步骤:________________;________________。
答案:列影响线方程、根据列影响线方程作图3、影响线的主要用途有(1)________________;(2)________________。
答案:确定最不利荷载位值计算内力、反力5、计算结构位移时可利用____影响线。
答案:位移6、临界荷载是指____________________________。
答案:使判别式变号的集中荷载7、最不利荷载位置是指_________________________。
答案:使某指定量值取最大值时的荷载位置9、静定结构的内力影响线一般由_____线段构成。
答案:直10、移动集中荷载组的某种布置状态使某量Z取极大值时,则该布置状态成为____________。
答案:最不利荷载位置11、作弯矩包络图时要取_______个截面计算该截面弯矩最大(小)值,不需取大量截面计算。
答案:有限12、绝对最大弯矩的是指:____________________。
答案:所有最大弯矩中数值最大的弯矩值13、简支梁的绝对最大弯矩的值一般与跨中截面最大弯矩______,且发生在靠近______截面处。
答案:值相差不大、跨中点三、选择:1、结构某一内力影响线将____而改变。
(A)随实际荷载的变化 (B)不随实际荷载的变化(C)因坐标系的不同选择答案:B2、用机动法作影响线的方法建立在____基础上。
结构⼒学教案第10章影响线及其应⽤第⼗章影响线及其应⽤10.1 影响线的概念⼀、移动荷载对结构的作⽤1、移动荷载对结构的动⼒作⽤:启动、刹车、机械振动等.2、由于荷载位置变化,⽽引起的结构各处的反⼒、内⼒、位移等各量值的变化及产⽣最⼤量值时的荷载位置。
⼆、解决移动荷载作⽤的途径1、利⽤以前的⽅法解决移动荷载对结构的作⽤时,难度较⼤。
例如吊车在吊车梁上移动时,R B 、M C2、影响线是研究移动荷载作⽤问题的⼯具。
根据叠加原理,⾸先研究⼀系列荷载中的⼀个,⽽且该荷载取为⽅向不变的单位荷载。
10.2 ⽤静⼒法绘制静定结构的影响线⼀、静⼒法把荷载P=1放在结构的任意位置,以x 表⽰该荷载⾄所选坐标原点的距离,由静⼒平衡⽅程求出所研究的量值与x 之间的关系(影响线⽅程)。
根据该关系作出影响线。
⼆、简⽀梁的影响线1、⽀座反⼒的影响线∑M B =0:∑M A =0:2、弯矩影响线1M C影响线弯矩图(1)当P=1作⽤在AC段时,研究CB:∑M C=0:(2)当P=1作⽤在CB段时,研究CB:∑M C=0:3、剪⼒影响线(1)当P=1作⽤在AC段时,研究CB:(2)当P=1作⽤在CB段时,研究CB:三、影响线与量布图的关系1、影响线:表⽰当单位荷载沿结构移动时,结构某指定截⾯某⼀量值的变化情况(分析左图)。
2、量布图(内⼒图或位移图):表⽰当荷载位置固定时,某量值在结构所有截⾯的分布情况(分析右图)。
四、伸臂梁的影响线例10?1 试作图10?4(a)所⽰外伸梁的反⼒R A、R B的影响线,C、D截⾯弯矩和剪⼒的影响线以及⽀座B截⾯的剪⼒影响线。
10.3 ⽤机动法作影响线⼀、基本原理机动法是以虚位移原理为依据把作影响线的问题转化为作位移图的⼏何问题。
⼆、优点不需要计算就能绘出影响线的轮廓。
以X 代替A ⽀座作⽤,结构仍能维持平衡。
使其发⽣虚位移,依虚位移原理: X ·δX +P · δP =0 X=-P δP /δX =-δP /δX 令δX =1,则 X=-δP 结论:为作某量值的影响线,只需将与该量值相应的联系去掉,并以未知量X 代替;)⽽后令所得的机构沿X的正⽅向发⽣单位位移,则由此所得的虚位移图即为所求量值的影响线。
第五节 机动法作影响线作静定结构支座反力或内力影响线时,除采用静力法外,还可以采用机动法。
机动法作影响线的理论依据是刚体体系的虚位移原理,即:刚体体系在力系作用下处于平衡的必要条件是在任何微小的虚位移中,力系所做的虚功总和等于零。
一、机动法作影响线的原理及步骤下面以作图10-15(a)所示简支梁的支座反力B F 影响线为例,说明机动法作影响线的原理和步骤。
为了求支座反力B F 的影响线,先将与其相应的约束去掉,即去掉B 处的支座链杆,代以正方向的未知支反力B F (假设向上为正)。
此时,原结构变成具有一个自由度的几何可变体系。
然后让此体系产生微小的刚体虚位移,即让梁绕A 点作微小转动,记B F 作用点沿力作用方向上的位移为z δ,单位力1F =作用点沿力作用方向上的位移为F δ,如图10-15(b)所示。
图10-15 机动法作影响线的基本原理(a)简支梁 (b)与B F 相应的虚位移图 (c) 与B F 相应的单位虚位移图 (d)B F 影响线 图10-15(a)所示体系处于力平衡状态,图10-15(b)所示体系处于满足边界条件和协调条件的虚位移状态。
根据刚体体系的虚功原理,图 10-15(a)体系中的外力(包括支座反力)在图10-15(b)所示刚体位移上所做虚功之和等于零,即可列出下列虚功方程:0..=+F z B F F δδ由于1F =,即得: zF B F δδ-= (10-16a ) 由于1F =是移动的,所以F δ是随着变化的,它是荷载位置x 的函数。
而z δ为B F 作用点沿其正方向的位移,在给定虚位移状态下是一个常数,与荷载位置x 无关。
因此式(10-16a )可写成:)().1()(x x F F z B δδ-= (10-16b )式中,()B F x 表示量值B F 的影响线;)(x F δ表示单位荷载1F =作用点的竖向位移图。
由此可见,B F 影响线与竖向位移图F δ成正比,即将竖向位移图F δ的竖标除以常数z δ并反号后,就得到量值B F 的影响线。
机动法作静定结构内力影响线依据机动法是研究结构内力影响的一种方法,通过对结构进行静定分析,得到结构的内力分布情况,从而进一步分析结构的变形、刚度和稳定性等性能。
机动法作为一种经典的结构力学分析方法,在工程实践中具有广泛的应用。
机动法的基本思想是假设结构的每个节点都可以自由运动,即每个节点的位移可以独立地变化。
通过对结构进行静定分析,可以得到结构的刚度矩阵和外载荷向量。
然后,通过对结构进行位移控制,使得结构达到平衡状态。
在位移控制的过程中,结构的内力会发生变化,通过求解结构的内力影响线,可以得到结构不同节点处内力的变化情况。
机动法的基本步骤如下:1. 建立结构的静定模型:根据结构的几何形状和材料性质,建立结构的有限元模型。
这个模型是一个静定模型,即结构的节点数等于自由度数,节点之间的位移互相独立。
2. 求解结构的刚度矩阵和外载荷向量:根据结构的几何形状和材料性质,通过有限元方法求解结构的刚度矩阵,同时根据结构的外载荷情况,得到外载荷向量。
3. 位移控制:通过对结构的位移进行控制,使结构达到平衡状态。
在位移控制的过程中,结构的内力会发生变化。
4. 求解内力影响线:通过求解结构的内力影响线,可以得到结构不同节点处内力的变化情况。
内力影响线是指在结构的位移控制过程中,结构不同节点处内力的变化情况。
5. 分析内力影响:通过分析内力影响线,可以得到结构的内力分布情况。
通过比较不同节点处的内力大小,可以判断结构的承载能力和稳定性。
机动法的优点是可以直观地反映结构的内力分布情况,对于分析结构的变形、刚度和稳定性等性能有很大帮助。
同时,机动法的计算过程相对简单,适用于一般结构的力学分析。
然而,机动法也有一些局限性。
首先,机动法只适用于静定结构的力学分析,对于超静定结构和非静定结构无法直接应用。
其次,机动法只能得到结构的内力分布情况,对于结构的变形和位移等情况无法直接得到。
因此,在实际工程中,通常需要结合其他方法进行综合分析。