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位移法解题步骤:
(1)确定位移法的基本未知量,即刚结点的角位移与独立的结点线位移,并添加相应的附加刚臂约束和附 加链杆支座约束,得到位移法基本体系。
(2)基本体系在结点位移与荷载共同作用下,附加约束上的反力(或反力矩)应为0,据此列出位移法典型方 程。
(3)令Z1=1单独作用在基本体系上,作出
图。
令Z2=1单独作用在基本体系上,作出
图。
其余类推。
令荷载单独作用在基本体系上,作出
图。
(4)根据相应的平衡条件求出各刚度系数与自由项。注意,主系数
0"}" src="//www.mydealdoc.com/mooc1/ananas/latex/p/18185">,恒为正。副系数满足反力互等定 理,即
。副系数
与自由项
可正、可负、可为0。
(5)联立求解位移法典型方程,求出各结点位移。
(6)根据叠加原理,
,计算各杆端最后的杆端弯矩值,并绘出
图。
位移法的计算步骤与力法极为相似,但二者的原理不同,可自行一一对比,分析二者的区别与联系,以加深理解。
【例8-1】用位移法求解连续梁
图8.12
,
,
,解出,
,作出
图。
【例8-2】试用位移法求解阶梯形梁,
常数。
(a)原结构(b)基本体系
(e)
图(f)
图
图8.13
令
、
及荷载分别单独作用在基本体系上,作出
、
及
图。由结点C的平衡条件,可求出各刚度系数与自由项为
代入典型方程中,有
解得
【例8-3】.图示刚架,支座A发生角位移j,支座B产生竖向位移
,
常数。试作位移法求解并绘
图。
(a)原结构(b)基本体系
图8.14
设
,则
,
。令Z1=1单独作用在基本体系上,作出
图。由刚结点C的力矩平衡条件可求出
令支座位移D单独作用在基本体系上,作出
图。由刚结点C的力矩平衡条件可求出
于是,由位移法方程解出
可直接由平衡条件建立位移法方程
如下图所示,前面已用位移法标准解法求解过。下面用转角位移方程,直接由结点平衡条件进行求解。
图8.15
根据两端固定梁的转角位移方程,有
,
,
根据一端固定一端铰支梁的转角位移方程,有
,
,
列出平衡方程,
,
, 有
,
解得,
,
, 求出最后杆端弯矩值,作出
图,与前面结果完全相同。
★ 力法与位移法的对比
★ 位移法中的符号规定(强调)
杆端弯矩
,绕杆端顺时针为正,绕结点或支座逆时针为正
轴力拉力为正,剪力绕隔离体顺时针为正
转角,顺时针为正
附加刚臂上的反力偶,顺时针为正
附加链杆支座上的反力,与结点线位移同向为正。
注意:求刚度系数与自由项时(都是附加约束上的反力或反力偶),均先画成正方向,不能画成负方向。
对称性的利用
关于对称性的利用,力法中已讲过,关键是记住以下结论。
Ñ对称结构,正对称荷载,对称轴处切开,
;
Ñ对称结构,反对称荷载,对称轴处切开,
,
。
应用上述结论,就会利用对称性取半边结构进行简化计算了。
图8.16
图8.17
【例8-4】利用对称性求解图示刚架,
常数。
,
,
,
图如图示。
图8.18
【例8-5】弹性支承三跨连续梁,
常数,
,做
图。
利用对称性,取半边结构计算。
,
图8.19
有,
,
,解出
,
计算最后的杆端弯矩,作出
图。