结构力学——静定结构位移计算
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6-1 求图示桁架AB 、AC 的相对转角,各杆EA 为常量。
解:(1)实状态桁架各杆的轴力如图(b )所示。
(b)(a)N(d )(c)题6-1N N(2)建立虚设单位力状态如(c )所示,求AB 杆的转角。
1113(2)82i P iAB i i P a P a P a N N l P a a a E A EA EA EA EAϕ⋅⋅⋅⋅-⋅-⋅⋅⋅==++⨯=∑(↺)(3)建立虚设单位力状态如(d )所示,求AC 杆的转角。
113(2)()(72i P i AC i iP a P a N N lPa a E A EA EA EAϕ⋅⋅⋅-⋅-⋅⋅==+⨯=∑(↺)故,AB 、AC 的相对转角为两杆转角之差:8(7(10.414AB AC P P P PEA EA EA EAϕϕϕ+-=-=-==-(夹角减小)6-2 求半圆曲梁中点K 的竖向位移。
只计弯曲变形。
EI 为常数。
方法一 解:(1)荷载作用下的实状态的约束反力如图(a )所示。
以任意半径与水平坐标轴的顺时针夹角为自变量,其弯矩方程为:sin (0)P M θθπ=-≤≤Pr(2)建立虚设单位力状态如(b )所示,其弯矩方程为:[]1cos )(0)2211cos()cos )()222i M πθθππθθθπ⎧≤≤⎪⎪=⎨⎪-=≤≤⎪⎩(r -r r -r (r +r(a)题6-2(3)积分法求半圆曲梁中点K 的竖向位移。
20233220022311cos )(sin )cos )(sin )2211cos )sin cos )sin sin sin 2)sin sin 2)2222cos 2i V Pk Pr Pr M M ds rd rd EIEI EI Pr Pr d d d d EI EI Pr EI πππππππππθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ⋅-⋅-⋅∆==+⎡⎤⎡⎤=-⋅+⋅=-+⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=-∑⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰(r -r (r +r (-(+(-(+(-11320211cos 2)cos cos 2)442Pr EI πππθθθ⎡⎤⎢⎥+-+=-↑⎢⎥⎣⎦()( 方法二:本题也可以只算纵向对称轴左边,再乘2。
第4章 静定结构的位移计算习题解答习题 是非判定题(1) 变形体虚功原理仅适用于弹性体系,不适用于非弹性体系。
( ) (2) 虚功原理中的力状态和位移状态都是虚设的。
( )(3) 功的互等定理仅适用于线弹性体系,不适用于非线弹性体系。
( ) (4) 反力互等定理仅适用于超静定结构,不适用于静定结构。
( ) (5) 关于静定结构,有变形就必然有内力。
( ) (6) 关于静定结构,有位移就必然有变形。
( )(7) 习题(7)图所示体系中各杆EA 相同,那么两图中C 点的水平位移相等。
( ) (8) M P 图,M 图如习题(8)图所示,EI =常数。
以下图乘结果是正确的:4)832(12ll ql EI ⨯⨯⨯ ( )(9) M P 图、M 图如习题(9)图所示,以下图乘结果是正确的:033202201111)(1y A EI y A y A EI ++ ( )(10) 习题(10)图所示结构的两个平稳状态中,有一个为温度转变,现在功的互等定理不成立。
( )(a)(b)习题 (7)图图(b)M图(a)M P 81qM 图(b)P M 图(a)习题 (8)图 习题 (9)图(a)P习题 (10)图【解】(1)错误。
变形体虚功原理适用于弹性和非弹性的所有体系。
(2)错误。
只有一个状态是虚设的。
(3)正确。
(4)错误。
反力互等定理适用于线弹性的静定和超静定结构。
(5)错误。
譬如静定结构在温度转变作用下,有变形但没有内力。
(6)错误。
譬如静定结构在支座移动作用下,有位移但没有变形。
(7)正确。
由桁架的位移计算公式可知。
(8)错误。
由于取0y 的M 图为折线图,应分段图乘。
(9)正确。
(10)正确。
习题 填空题(1) 习题(1)图所示刚架,由于支座B 下沉∆所引发D 点的水平位移∆D H =______。
(2) 虚功原理有两种不同的应用形式,即_______原理和_______原理。
其中,用于求位移的是_______原理。