结构力学图乘法
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§4-6 图乘法我们已经知道,计算荷载作用下结构的弹性位移时,需要求下列形式的积分⎰ds EI M M Ki 的数值。
这里,i M 、K M 是两个弯矩函数的乘积。
对于直杆或直杆的一段,若EI 是常量,且积分号内的两个弯矩图形中有一个是直线图形,则可用图乘法计算积分,极为方便。
下面说明图乘法的内容和应用图4-20所示为直杆AB 的两个弯矩图,其中图为一i M 直线。
如果该杆截面抗弯刚度E I 为一常数,则⎰⎰=dx M MEIdx EI M M K iK i 1(a)以O 为原点,以α表示图i M 直线的倾角,则图上任一i M 点标距(纵坐标)可表示为α⋅=tan x M i因此, ⎰⎰α=BAK BAK i dx xM dx M M tan (b )式中,dx M K 可看作图的K M 微分面积(图4-20中画阴影线的部分);dx M x K ⋅是这个微分面积对y 轴的面积矩。
于是就是图⎰BA K dx xM K M 的面积ω对y 轴的面积矩。
以表示图的0x K M 形心C 到y 轴的距离,则0x dx xM BAK ω=⎰将上式代人式(b ),得到00tan y x dx M M BAK i ω=ω⋅α=⎰(c)其中,0y 是在图形心K M C 对应处的i M 图标距。
利用式(c ),式(a )可写成01y EIdx EI M M BA K i ω=⎰ (4- 29) 这就是图乘法所使用的公式。
它将式(a )形式的积分运算问题简化为求图形的面积、形心和标距的问题。
应用图乘法计算时要注意两点:(1)应用条件:杆件应是等截面直杆,两个图形中应有一个是直线,标距应取自0y 直线图中。
(2)正负号规则:面积ω与标距在杆的同0y 一边时,乘积取正号0y ω;ω与在杆的0y 不同边时取负号。