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1 本章要点
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2 习题
通过本章的学习,要求能熟练运用位移法解算超静定结构。为达到这一目的,要求深刻理解与掌握位移法的基本原理,主要是很好地掌握位移法的基本未知量、位移法的基本体系与位移法方程这三个环节。只有多加练习,才能熟练掌握与运用。在位移法中,是以未知结点位移的计算作为突破口。求得了结点位移,各杆在杆上荷载与杆端位移共同作用下的内力就可以计算出来了。
现将位移法解题要点归纳如下。
位移法解题要点:
1.首先要看一看超静定结构中是否含有内力静定部分。若有,则把内力静定部分去掉,代之以已知的约束反力,以简化分析;
2.其次,看一看结构是否满足对称性,荷载是正对称还是反对称。若满足对称性,则应利用对称性,取一半结构(若有两个对称轴时则可取1/4结构)进行分析,把问题简化;
3.位移法的基本未知量与基本体系
(1)结构中未知的独立的结点位移是位移法的基本未知量。具体来说,即在结构的内部结点中(不包括结构的边界结点),刚结点的角位移,与独立的结点线位移,是位移法的基本未知量。
(2)在基本未知量方向上施加相应的附加约束,即刚结点角位移方向上施加刚臂约束,结点线位移方向上施加链杆支座约束,即得到位移法的基本体系。位移法基本思想是把原超静定结构,离散成若干根单跨超静定梁,再根据原结构的变形协调条件,把它们组装回原来的结构来进行求解。
4.列出位移法方程。有几个未知量,则相应地列出同样数目的位移法方程。位移法方程一般形式为:
要清楚位移法方程中各符号的含义:Zi表示第i个未知结点位移;Ri表示原超静定结构沿第i个附加约束方向的约束反力,注意,附加约束在原结构上是没有的,故在荷载与结点位移共同作用下,附加约束上的反力应为0,如此才使得位移法基本体系得以与原超静定结构完全等价;rij为刚度系数,表示j方向的单位位移引起的i方向上的约束反力,主系数rii>0(必为正),副系数rij=rji(反力互等定理);
,自由项,表示荷载单独作用在基本体系上引起的i方向上的附加约束的反力。
位移法方程也称为结构的刚度方程,位移法也称为刚度法。位移法方程的物理含义是原超静定结构附加约束上的反力应为0,相当于结点的平衡方程。
5.位移法基本体系中,让Z1=1单独发生,作出
图;
位移法基本体系中,让Z2=1单独发生,作出
图;
荷载单独作用在位移法基本体系上,作出
图;
6.刚度系数与自由项的计算:
主系数rii>0,副系数rij=rji,还有自由项RiP,都是附加刚臂约束上的反力偶,或是附加链杆支座上的约束反力,可由平衡条件求出。具体来讲,若是附加刚臂上的约束反力偶,可由刚结点的力矩平衡条件求出。若是附加链杆支座的约束反力,一般可取发生平移的杆件为隔离体,由线位移方向上力的平衡条件求出。
7.求解位移法方程,解出未知的结点位移;
8.利用叠加原理,
,计算原超静定结构的杆端弯矩,并作出最后的弯矩图。
注意事项:要特别搞清楚与牢记位移法中的正负号规定。