第十章位移法
§10-1概述
位移法以结点位移(线位移,转角)为基本未知量的方法。基本概念:以刚架为例(图101)基本思路:以角位移Z1为基本未知量
平衡条件结点1的力矩平衡位移法要点:一分一合
①确定基本未知量(变形协调)基本体系-独立受力变形的杆件②将结构拆成杆件-杆件分析(刚度方程-位移产生内力、荷载产生内力)③将结构杆件合成结构:整体分析平衡条件建立方程
§10-2等截面直杆的转角位移方程
单跨超静定梁由杆端位移求杆端力转角位移方程
矩阵形式
一、端(B端)有不同支座时的刚度方程
(1)B端固定支座
(2)B端饺支座
(3)B端滑动支座
二、由荷载求固端力(3,4,11,12,19,20)
(1)两端固定
(2)一端固定,一端简支
(3)一端固定,一端滑动(可由两端固定导出)
三、一般公式
叠加原理杆端位移与荷载共同作用
杆端弯矩:(101)
位移法意义(对于静定、超静定解法相同)
基本未知量-被动(由荷载等因素引起)
→按主动计算位移引起杆端力+荷载的固端力
→结点满足平衡
正负号规则结点转角(杆端转角)
弦转角
顺时针为正
杆端弯矩
位移法三要素:
1基本未知量-独立的结点位移
2基本体系-原结构附加约束,分隔成独立变力变形的杆件体系。
3基本方程-基本体系在附加约束上的约束力(矩)与原结构一致
(平衡条件)
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f§10-3基本未知量的确定
角位移数=刚结点数(不计固定端)线位移数=独立的结点线位移
观察几何构造分析方法结点包括固定支座)变铰结点
铰结体系的自由度数=线位移数——即使其成为几何不变所需添加的链杆数。
§10-4典型方程及计算步骤
典型方程(10-5、6)无侧移刚架的计算
无侧移刚架-只有未知结点角位移的刚架(包括连续梁)(△=0)有侧移刚架计算
有侧移刚架——除结点有位移外还有结点线位移求解步骤:(1)确定基本未知量:Zi(按正方向设基本未知量)基本体系,
(2)作荷载、Zi1MPi0、Mii1图
(3)求结点约束力矩:荷载自由项RIp,及ΔJ1刚度系数kIJ(4)建立基本方程:kIJZiRIp0附加约束的平衡条件
求解Zi(Δi)
5叠加法作MMPMiZi
§10-5直接建立位移法方程
求解步骤:(1)确定基本未知量:Zi(按正方向设基本未知量)基本体系,(2)写杆端弯矩(转角位移方程)(3)建立位移法方程附加约束的平衡,求解Zi
4叠加法作MMPMiZi§10-6对称性利用
对称结构对称荷载r