机构力学教案 (10)
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第四章静定结构总论§4-1隔离体方法及其截取顺序的优选要点:1)截断约束,取出隔离体,暴露约束力;2)建立平衡方程,解出约束力。
1.隔离体的形式、约束力及独立平衡方程1)隔离体的形式:结点,杆件,刚片,内部几何可变体系或杆件微段单元。
2)约束力的类型:截断链杆――有一个约束力;截断单铰――有两个约束力;截断简单刚结(或梁式杆)――有三个约束力;截断滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座――分别有一个、两个、三个约束力。
3)隔离体的独立平衡方程个数对隔离体建立平衡方程时,其独立平衡方程的个数等于隔离体的自由度的个数。
注:对隔离体的平衡方程应当进行优选,使求解时尽量不解或少解联立方程。
最优情况是:每建立一个新的平衡方程时,只出现一个新的未知力。
对隔离体分析方法需要深入理解并能灵活地加以运用。
2.计算的简化和隔离体截取顺序的优选掌握了结构的受力特点,就能简化计算。
如:桁架应先识别零杆或单杆。
对称结构在对称荷载作用下,反力和内力也是对称的。
对多跨梁,应先计算附属部分,然后计算基本部分。
§4-2几何构造分析与受力分析之间的关系几何构造分析与受力分析之间存在对偶的关系。
从计算自由度W的力学含义和几何含义看对偶关系。
计算自由度W等于“各部件的自由度总数”与“全部约束数”差值。
在受力分析中,取各部件作为隔离体,把各部件的约束切断,用其约束力来代替,然后利用隔离体的平衡方程求未知的约束力。
W又等于“各部件的平衡方程总数”与“未知力总数”差值。
结论:1)若W>0,则平衡方程个数大于未知力个数由这组平衡方程个求解未知力时,在一般情况下,方程组是矛盾的,没有解答。
也即在任意荷载作用下,体系不是都能维持平衡的。
从几何构造分析看,这种情况对应于体系的几何可变。
2)若W<0,则平衡方程个数小于未知力个数如果此方程组有解,则解答必定有无穷多种,也即体系若能维持平衡,则必定是超静定的。
从几何构造分析看,这种情况对应于体系有多余约束。