【结构力学】超静定结构小结汇总
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结构力学知识点超全总结结构力学是一门研究物体受力和变形的力学学科,它是很多工程学科的基础,如土木工程、机械工程、航空航天工程等。
以下是结构力学的一些重要知识点的总结:1.载荷:结构承受的外力或外界加载的活动载荷,如重力、风荷载、地震载荷等。
2.支座反力:为了平衡结构受力,在支座处产生的力。
3.静力平衡:结构处于静止状态时,受力分析满足力的平衡条件。
这包括平面力系统的平衡、剪力力系统的平衡和力矩力系统的平衡。
4.杆件的拉力和压力:杆件受力状态分为拉力和压力。
拉力是杆件由两端拉伸的状态,压力是杆件由两端压缩的状态。
5.梁的受力和变形:梁是一种长条形结构,在实际工程中经常使用。
梁的受力分析包括剪力和弯矩的计算,梁的变形包括弯曲和剪切变形。
6.悬臂梁和简支梁:悬臂梁是一种只有一端支座的梁结构,另一端自由悬挂。
简支梁是两端都有支座的梁结构。
7.梁的挠度和渐进程度:梁的挠度是指结构在受力后发生的形变。
梁的渐进程度是指梁的挠度随着距离变化的情况。
8.板和平面受力分析:板是一种平面结构,它的受力和变形分析和梁类似。
平面受力分析是一种在平面框架结构上进行受力分析的方法。
9.斜拉索:斜拉索是一种由杆件和拉索组成的结构,它广泛应用于桥梁、摩天大楼等工程中。
斜拉索的受力分析包括张力和弯矩的计算。
10.刚度:刚度是指物体在受力作用下抵抗变形的能力。
刚度越大,物体的变形越小。
刚度可以通过杆件的弹性模量和几何尺寸进行计算。
11.弹性和塑性:结构的受力状态可以分为弹性和塑性两种情况。
弹性是指结构受力后能够恢复到原始形状的性质,塑性是指结构受力后会产生永久变形的性质。
12.稳定性和失稳:结构的稳定性是指结构在受力作用下保持原始形状的能力。
失稳是指结构在受力过程中无法保持原始形状,产生不稳定状态。
13.矩形截面和圆形截面的力学特性:矩形截面和圆形截面是两种常见的结构截面形状。
矩形截面具有较高的抗弯刚度,而圆形截面具有较高的抗剪强度。
结构力学静定结构与超静定结构结构力学是研究结构承受外力后的力学性能的学科,它在建筑、机械、航空航天等领域都扮演着重要的角色。
在结构力学中,我们可以将结构分为两类:静定结构和超静定结构。
静定结构是指在确定边界条件下,结构的所有支反力以及结构内部的应力分布等参数都可以通过静力平衡方程唯一求解出来的结构。
在静定结构中,支反力的计算可以通过平衡方程解决,而应力的计算可以通过弹性力学理论求解。
以简支梁为例,简支梁的两端固定支承,中间用力作用时,通过平衡方程可以求解出支反力。
而根据梁的几何形状和荷载的大小,可以计算出梁内部的应力分布。
在静定结构中,支反力和应力可以通过简单的数学计算求解,因此设计和分析起来相对简单。
而超静定结构则相对复杂一些。
超静定结构是指在确定边界条件下,结构的参数无法通过静力平衡方程唯一求解出来的结构。
这意味着在求解超静定结构时,不仅需要静力平衡方程,还需要考虑结构的变形和材料的本构关系等。
以悬臂梁为例,悬臂梁的一端固定支承,另一端悬空。
在悬臂梁上增加一个附加支承,形成一个超静定结构。
在这种情况下,由于支承力未知,无法通过静力平衡方程唯一求解出来。
因此,我们需要考虑结构的变形情况,并将其作为一个未知数来求解。
在超静定结构中,我们通常采用的方法是引入截面变形理论和力法。
通过假设结构具有一定的变形形态,并利用力法求解出结构的变形、应力和支反力等参数。
通常情况下,超静定结构的计算需要较为复杂的数学方法和计算机仿真。
静定结构和超静定结构在工程实践中都有广泛的应用。
静定结构常常用于桥梁、楼房等普通建筑结构的设计与分析中,因其计算相对简单,容易掌握。
而超静定结构常常用于大跨度的特殊结构的设计与分析中,如悬索桥、曲线梁等。
虽然超静定结构计算较为复杂,但可以提供更多的设计自由度和结构优化的可能性。
总而言之,静定结构和超静定结构都是结构力学中的重要概念。
静定结构是可通过静力平衡方程求解出内部参数的结构,而超静定结构则需要额外的变形理论和力法求解。
土木工程结构力学静定和超静定土木工程,听起来是不是有点让人头大?尤其是提到结构力学的时候,大家就更是瑟瑟发抖了。
说实话,别看这些名词像是从高山上掉下来的大石头,其实它们一点儿也不可怕,关键是你得知道怎么跟它们打交道。
今天咱们聊聊“静定”和“超静定”这两兄弟,它们看似像是两个晦涩难懂的学术词,但实际上,搞懂了它们,你就能像拿着放大镜看蚂蚁一样轻松搞定土木结构的设计。
静定这个词一听就让人觉得很有安定感,是不是?就像一个稳稳当当的椅子,四条腿都能牢牢支撑起整个结构。
那么什么是“静定结构”呢?简单来说,就是那些在理论上,能通过力学方法,靠现有的支座和构件就能够完全解决的结构。
换句话说,静定结构的支持力是够的,不会出现因为某些地方受力不够或者支座不稳定而导致整体不平衡的情况。
就像你坐在椅子上,如果椅子的四条腿都平稳接触地面,那它就很“静定”。
再举个例子,你盖房子的时候,如果结构设计合理,支撑点够用,那就说明你盖的是一个静定结构。
大家都知道,静定结构能通过简单的计算,算出每个点、每条梁的受力情况。
这种结构不用做太多复杂的计算就能算出来,像是给你一个非常简明的答案,简单直接,实实在在。
可惜好景不长,超静定一出现,这份“平稳”的好感就消失得无影无踪。
你可能会问,超静定是什么?别急,告诉你。
超静定结构,顾名思义,就是超出了静定结构的那种,哎呀,怎么说呢,就像那种没有腿的椅子,或者是支架上少了几根钉子,摇摇晃晃的,靠的是额外的力或者变形来维持平衡。
简单来说,超静定结构的支撑点多了,而且这些额外的支撑点或力是你通过一般的力学方法,根本算不出来的。
它就像是一个隐藏的高手,力学上看着稳稳的,其实只有通过更复杂的计算,甚至需要实验来验证,才能准确知道力的分布。
这就有点像是你要看一个人的底牌,得通过某种方式才能知道他到底有没有靠一些“特殊手段”来维持平衡。
如果你想象一下,静定结构就像是一个老老实实的农民,踏踏实实地耕耘,工作做得很扎实,大家都看得清楚;而超静定结构呢,更像是一个聪明的商人,他通过更复杂的运作方式,把事情做得更好,但这其中的玄机可不是你轻易能猜透的。
1、静定与超静定结构的概念:无多余约束的几何不变体系是静定结构静定结构:由静力平衡方程可求出所有内力和约束力的体系有多余约束的几何不变体系是超静定结构超静定结构:由静力平衡方程不能求出所有内力和约束力的体系.瞬变体系不能作为结构:瞬变体系的主要特性为:1.可发生微量位移,但不能继续运动2.在变形位置上会产生很大内力3.在原位置上,一般外力不能平衡4.在特定荷载下,可以平衡,会产生静不定力5.可产生初内力.常变体系是一种机构而不是结构2、静定结构的内力分析方法几何特性:无多余联系的几何不变体系静力特征:仅由静力平衡条件可求全部反力内力求解一般原则:从几何组成入手,选择合适的隔离体,使得一个隔离体上未知力的个数不超过三个,如果力系为平面汇交力系,则不应超过两个。
一般按照几何组成的相反顺序分析。
一、单跨梁的内力分析弯矩、剪力、荷载集度之间的微分关系1.无荷载分布段(q=0),Q图为水平线,M图为斜直线。
2.均布荷载段(q=常数),Q图为斜直线,M图为抛物线,且凸向与荷载指向相同。
3.集中力作用处,Q图有突变,且突变量等于力值; M图有尖点,且指向与荷载相同。
4.集中力偶作用处,M图有突变,且突变量等于力偶值; Q图无变化。
内力计算的关键在于:正确区分基本部分和附属部分. 熟练掌握单跨梁的计算.单体刚架(联合结构)的支座反力(约束力)计算方法:切断约束,取一个刚片为隔离体,假定约束力的方向,由隔离体的平衡建立三个平衡方程。
四.刚架弯矩图的绘制做法:拆成单个杆,求出杆两端的弯矩,按与单跨梁相同的方法画弯矩图. 分段定点连线六.由做出的剪力图作轴力图做法: 逐个杆作轴力图,利用结点的平衡条件,由已知的杆端剪力和求杆端轴力,再由杆端轴力画轴力图.注意:轴力图画在杆件那一侧均可,必须注明符号和控制点竖标.。
第3章 静定梁和静定刚架(知识点小结)一、杆件内力分析方法1、内力分量轴力N F 是横截面上的应力沿截面法线方向的合力,一般以拉力为正,压力为负。
剪力S F 是横截面上的应力沿截面切线方向的合力,以绕截面处微段隔离体顺时针方向转动为正,反之为负。
弯矩M 是横截面上的应力对截面形心取矩的代数和,一般不规定正负号。
有时按习惯也可规定,在水平杆件中弯矩使杆件截面的下侧纤维受拉时为正,上侧受拉时为负。
2、截面法截面法是计算指定截面内力的基本方法,即沿指定截面假想将结构截开,切开后截面内力暴露为外力,取截面左侧(或右侧)作为隔离体,作隔离体受力图,建立平衡方程,从而可确定指定截面的内力。
由截面法可得截面上三个内力分量的运算规则如下:(1)轴力N F 等于截面左侧(或右侧)的所有外力(包括支座反力)沿截面法线方向的投影代数和;(2)剪力S F 等于截面左侧(或右侧)的所有外力(包括支座反力)沿截面切线方向的投影代数和;(3)弯矩M 等于截面左侧(或右侧)的所有外力(包括支座反力)对截面形心取矩的代数和。
3、内力图内力图表示结构上各截面的内力随横截面位置变化规律的图形,包括M 图、S F 图和N F 图。
内力图用平行于杆轴线方向的坐标表示横截面位置(又称基线),用垂直于杆轴线的坐标(又称竖标)表示相应截面的内力值。
轴力图、剪力图中,竖标正、负值分别画在杆件基线的两侧,要标明正负号;弯矩图画在杆件的受拉侧,不标正负。
内力图要画上竖标,标注某些控制截面处的竖标值,并写明图名和单位。
4、内力图的形状特征直杆段上内力图的形状特征归纳如表3-1所示。
熟练掌握内力图的这些形状特征,对于以后正确、迅速地绘制内力图、校核内力图是非常有帮助的。
5、区段叠加法作M图对承受横向荷载作用的任意结构中直杆段,都可采用区段叠加法作其弯矩图:先采用截面法求出该段两个杆端截面弯矩值并将其连以一虚线,然后以此虚线为基线,叠加相应简支梁在跨间相应荷载作用下的弯矩图,如图3-1所示。
超静定结构及力学原理和方程重难点分析一、超静定结构的概念:超静定结构:从几何组成分析来说具有几何不变性而又有多余约束的结构。
超静定结构与静定结构相比较,主要有三个方面的优点:1从几何组成看,超静定结构未没有联系的几何不变体系,而超静定结构是具有多余联系的几何不变体系;2从静力特征看,静定结构仅凭静力平衡条件便可以完全确定它的反力和内力,而超静定结构仅凭静力平衡条件还不能确定全部反力和内力,必须建立附加方程式才能求解;3 当无外荷载作用时,超静定结构有产生内力的可能性超静定杆件结构的分类:超静定梁、刚架、桁架、拱以及组合结构。
二、超静定次数的确定1、超静定次数的概念超静定次数:结构中多余约束的数目2、方法去掉多余联系的常用方法如下:(1)去掉一根支杆或切断一根链杆,相当于去掉一个联系; (2)去掉一个单铰,相当于去掉二个约束;(3)切断一根弯杆或去掉一个固定支座,相当于去掉三个联系(4)将固定支座改成不动铰支座或将受弯杆切断改铰结,各相当去掉一个联系 3、举例例如图1所示的单跨静定梁,若去掉B 支座的支杆,代以多未知力B X ,则原梁变为静定的简支梁(即为基本结构),如图1(b )所示;若将固定端A 支座加一个单铰,代以多余未知力A X ,则原梁变为静定的简支梁(即为基本结构),如图1(c )所示,所有原结构一次超静定结构.同理,如图2所示的刚架,可将A 、B 两固定改成铰支座,代以多余力A X 、B X ,则得如图2(b )所示的静定三铰刚架;或者去掉铰C ,代以多余力1X 、2X ,则得如图2(c )所示的两各静定悬臂刚架;或者去掉铰C ,故原结构为二次超静定结构。
三、力法原理和力法方程1.力法的基本原理:将超静定结构转化为含多余力的静定结构 (一)一次超静定结构 (1)确定超静定次数:n=1次 (2)选基本结构⎩⎨⎧)几何不变体系(静定结构b a )((3)位移条件: 01=∆ (a) 根据叠加原理 :p1111∆+∆=∆ (b )11111x δ=∆ (c)(4)力法方程(一次):将(c )代入(b )式得:01111=∆+px δ…………(6-1)式中:--11δ系数(单位多余力1=X 作用时,B 点沿1x 方向的位移)--∆p1自由项(荷载单独作用时B 点沿1x 方向的位移)1x --基本未知量(多余未知力或多余力)系数(11δ) 和自由项(p1∆)都是基本结构(静定结构)在已知外力作用下的位移,可用上一章讲的单位荷载法或图乘法求得,代入(6-1)式后可求出多余未知力1x ,求得1x 之后其余的计算(支座反力和内力)同静定结构。
《结构力学》渐近法计算超静定结构-知识点归纳总结一、转动刚度与传递系数使杆端产生单位角位移时需要在该端施加(或产生)的力矩称为转动刚度,它表示杆端对转动的抵抗能力,是杆件及相应支座所组成的体系所具有的特性。
转动刚度与该杆远端支承及杆件刚度有关。
传递系数表示近端有转角时,远端弯矩与近端弯矩的比值。
对等截面杆件来说,传递系数随远端支承情况不同而异,如表1所示。
这里,i 为杆的线刚度。
二、分配系数各杆端在结点A 的分配系数等于该杆在A 端的转动刚度与交于A 点的各杆端转动刚度之和的比值,即:同一结点各杆分配系数之和,这个条件通常用来校核分配系数的计算是否正确。
三、力矩分配法的基本原理其过程可形象地归纳为以下步骤:(1)固定结点在刚结点上施加附加刚臂,使原结构成为单跨超静定梁的组合体。
计算各杆端的固端弯矩,而结点上作用有不平衡力矩,它暂时由附加刚臂承担。
(2)放松结点取消刚臂,让结点转动,这相当于在结点上施加一个反号的不平衡力矩,于是不平衡力矩被消除而结点获得平衡。
这个反号的不平衡力矩按分配系数分配给各近端,于是各近端得到分配弯矩。
同时,各分配弯矩又向其对应远端进行传递,各远端得到传递弯矩。
(3)将各杆端的固端弯矩、分配弯矩、传递弯矩对应叠加,可得各杆端的最后弯矩值,即:近端弯矩等于固端弯矩加上分配弯矩,远端弯矩等于固定弯矩加上传递弯矩。
四、用力矩分配法计算连续梁和无侧移的刚架多结点的力矩分配法计算步骤如下:1、固定刚结点(施加附加刚臂),计算各杆端的固端弯矩,并计算各刚臂承担的不平衡力矩值。
2、依次放松各结点每次放松一个结点(其余结点仍固定住)进行力矩分配与传递。
对每个结点轮流放Aj Aj Aj S S μ=∑1Aj μ=∑松,经多次循环后,结点逐渐趋于平衡。
一般进行2-3个循环就可获得足够精度。
3、将各次计算所得杆端弯矩(固端弯矩、历次得到的分配弯矩和传递弯矩)对应相加,即得各杆端的最终弯矩值。
五、力矩分配法和位移法的联合应用力矩分配法与位移法的联合应用就是利用力矩分配法解算无侧移结构简便的优点和位移法能够解算具有结点线位移结构的特点,在解题过程中使其充分发挥各自优点的联合方法。
超静定结构的受力分析及特性超静定结构的受力分析及特性超静定结构的几何特征是除了保证结构的几何不变性所必须的约束外,还存在多余约束。
下面yjbys店铺为大家准备了关于超静定结构的文章,欢迎阅读。
一、超静定结构的特征及超静定次数超静定结构的静力特征是仅由静力平衡条件不能唯一地确定全部未知反力和内力。
结构的多余约束数或用静力平衡条件计算全部未知反力和内力时所缺少的方程数称为结构的超静定次数。
通常采用去除多余约束的方法来确定结构的超静定次数。
即去除结构的全部多余约束,使之成为无多余约束的几何不变体系,这时所去除的约束数就是结构的超静定次数。
去除约束的方法有以下几种:(一)切断一根两端铰接的直杆(或支座链杆),相当于去除一个约束。
(二)切断一根两端刚接的杆件,相当于去除三个约束。
(三)切断——个单铰(或支座固定铰),相当于去除二个约束;切断一个复铰(连接n根杆件的铰),相当于去除2(n—1)个约束。
(四)将单刚结点改为单铰节点,相当于去除一个约束;将连接n个杆件的复刚节点改为复铰节点,相当于去除n—1个约束。
去除一个超静定结构多余约束的方法可能有几种,但不管采用哪种方法,所得超静定次数一定相同。
去除图4—1a所示超静定结构的多余约束的方法之一如图4—1b 所示,去除六个多余约束后,就成为静定结构,故为超静定六次。
再用其他去除多余约束的方案确定其超静定次数,结果是相同的。
二、力法的基本原理(一)力法基本结构和基本体系去除超静定结构的多余约束,代以相应的未知力Xi (i=1、2、…、n),Xi 称为多余未知力或基本未知力,其方向可以任意假定。
去除多余约束后的结构称为力法基本结构。
力法基本结构在各多余未知力、外荷载(有时还有温度变化、支座位移等)共同作用下的体系称为力法基本体系,它是用力法计算超静定结构的基础。
选取力法基本结构应注意下面两点:1.基本结构一般为静定结构,即无多余约束的几何不变体系。
有时当简单超静定结构的解为已知时,也可以将它作为复杂超静定结构的基本结构,以简化计算。
静定和超静定的知识点梳理《静定和超静定的知识点梳理》嗨,小伙伴们!今天咱们来聊聊静定和超静定这两个听起来有点复杂,但是特别有趣的知识点哦。
我先来说说静定结构吧。
静定结构就像是搭积木一样,只要你知道了几个关键的部分,整个结构的情况就完全清楚啦。
比如说,一个简单的三角形的架子,就像我们在公园里看到的那种小亭子的框架,它是静定结构。
有三根杆件组成一个三角形,你只要知道这三根杆件的长度、材质这些基本信息,这个三角形架子的受力情况、能不能稳稳地立在那儿,你就都能搞明白。
这就好比你知道了做一个小蛋糕需要多少面粉、多少糖、多少鸡蛋,按照这个配方做出来的小蛋糕肯定不会出问题,对吧?在静定结构里,我们可以用一些简单的力学方法来分析。
就像我们在玩跷跷板的时候,你要是知道了两边人的重量,还有跷跷板的长度,就能算出两边是会平衡呢,还是会向哪一边倾斜。
这和分析静定结构里力的平衡是一个道理呀。
可是超静定结构就不一样喽。
超静定结构就像是一个神秘的大迷宫,光知道几个简单的信息可不够。
我给你们举个例子吧,像那种有好多柱子和横梁的大房子,它的结构就是超静定的。
为啥呢?因为它的杆件太多啦,你要是只知道几根柱子和横梁的信息,根本没法搞清楚整个房子的受力情况。
这就好像你要去一个超级大的游乐场,只知道一两个游乐设施的位置,你能说你了解整个游乐场吗?肯定不能呀!超静定结构比静定结构要复杂得多。
在超静定结构里,会有多余的约束。
这多余的约束是啥呢?就好比你本来已经把东西都固定得好好的了,但是你还非要再加上几个绳子或者夹子去固定它。
在超静定结构里,这些多余的约束会让力的分析变得超级复杂。
我问你们啊,如果有一堆乱七八糟的线缠在一起,你是不是觉得很难把它们分开?超静定结构里的力就像这些缠在一起的线一样,让人头疼。
我记得有一次,我和我的小伙伴们一起做一个小手工,是做一个小桥架模型。
我们最开始想做一个静定结构的桥架,就按照书上的简单方法,用几根小木棒搭起来。