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下面通过几个例题,来掌握机动分析的方法与步骤。
【例2-3】
图2.13
解(1):基础上依次添加二元体;解(2):从最右边开始依次拆除二元体。结论是几何不变无多余约束体系。
【例2-4】
图2.14
去掉右端的二元体,几何不变有1个多余约束体系,1次超静定结构。
【例2-5】
图2.15
只有3根支座链杆,这种情况下可只分析体系本身。依次拆除二元体1、2、3、4、5,结点6处2根链杆处在同一直线上,瞬变体系。
【例2-6】
图2.16
有4根支座链杆,不能去掉,只能连支座一起分析。三刚片规则,三个铰不共线,几何不变无多余约束体系。
【例2-7】
图2.17
三刚片规则,三个铰不共线,几何不变无多余约束体系。
机动分析步骤:
(1)当体系只有3根支座链杆与基础相连时,可去掉支座,只分析体系本身;
(2)看外围有无二元体可拆除;
(3)选取2或3个基本刚片,如果行不通可尝试不同的选取方案;
(4)分析刚片之间的联结情况,看是否符合规则;
(5)结论:几何不变无多余约束,几何不变有几个多余约束,瞬变体系,常变体系。
注意事项:所有杆件、支座、结点、包括基础等都要用上,不能遗漏,也不能重复利用。
【例2-8】
图2.18
二刚片规则,连接刚片I、II的3根链杆1、2、3汇交于同一点,瞬变体系。
【例2-9】
图2.19
去掉二元体1,刚片I、II之间用1铰与2根杆相连,几何不变有1个多余约束体系。
【例2-10】
图2.20
从外围依次拆除二元体,常变体系。
【例2-11】
(a)几何不变无多余约束 (b)几何不变有1个多余约束 (c)几何不变有2个多余约束
(d)几何不变无多余约束,同(a) (e)几何不变有3个多余约束
图2.21
三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况
无穷远虚铰:连接2个刚片的一对平行链杆,相当于将2个刚片在无穷远处铰接,称为无穷远虚铰。
1)一个无穷远虚铰
(a)三铰不共线,几何不变 (b)三铰共线,瞬变 (c)三铰共线,平行且等长,常变
图2.22
组成无穷远铰的一对链杆,与另外两个铰的连线不平行,则三铰不共线,几何不变。
2)二个无穷远虚铰
(a)两对平行链杆之间不平行,三 铰不共线,几何不变 (b)两对平行链杆之间又平行,瞬变 (c)平行且等长,常变
图2.23
3)三个无穷远虚铰
图2.24
(a)三对平行链杆,三个无穷远虚铰,高等几何学中有定理,平面上所有的无穷远点均在同一条直线上。所以,这种情况下是三铰共线,瞬变体系。
(b)三对平行链杆又各自等长,常变体系。
【例2-12】
图2.25
(a)基本刚片选取不当,无法分析,要换思路。
(b)组成O3的一对平行链杆,与O1、O2连线平行,三铰共线,瞬变体系。
几何构造与静定性的关系
常变体系:一般情况下,不满足静力平衡条件。不能承载。
瞬变体系:荷载作用下,内力无穷大,0荷载作用下,内力=0/0,为不定值。不能承载。
几何不变无多余约束体系:,
,方程数目
未知力数目,静力平衡方程组有唯一一组解,静定结构。
几何不变有多余约束:,
,方程数目
未知力数目,静力平衡方程组有无穷多组解,超静定结构。