第五章 力法
1.特点: (1)超静定结构的内力不能由静力平衡条件唯一确定,必须考虑变形条件。
(2)支座位移、温度变化、制造误差、材料收缩等因素只有引起超静定结构中超静定部分的变形时,才产生内力,否则不产生。
2.力法的基本结构一般为静定结构,也可以选超静定结构,可较容易地求出力法典型方程中的位移系数。(运用虚功原理计算)
3.对称性的利用: (1)超静定结构的对称性包括两方面:a.几何形状和职称对称。b.杆件截面和材料性质也对称。 (2)选半结构: a.奇数跨对称刚架在正对称荷载作用下,对称轴处简化为一定向支座。 b.奇数跨对称刚架在反对称荷载作用下,对称轴处简化为一定向支座简化为一竖向链杆。 c.偶数跨对称刚架在对称荷载作用下,当不考虑中柱轴向变形时,对称的截面无位移,简化为固定支座。 d.偶数跨对称刚架在反对称荷载作用下,原结构简化为半结构,且中柱的惯性矩减半。 (3)荷载分组。 (4)中心对称结构:结构的一半绕对称中心旋转180度后与另一半完全重合。 正对称力:FQ,FN;反对称力:M. 中心对称结构,在正对称荷载作用下,对称中心处反对称的未知力(M)为零;在反对称荷载作用下,对称中心处正对称的未知力(FQ,FN)为零。
4.重要结论: (前提条件:不考虑轴向变形,若考虑轴向变形,则结论不成立) a.集中力FP沿某杆的轴线作用,若该杆沿轴线方向无线位移,则只有该杆承受轴向压力,其余杆件无内力;等值反向共线的一对集中力沿某直杆的轴线作用时,只有该杆受轴向拉力或压力。运用位移法的思想,将结构拆成独立的杆件,杆端内力由跨中荷载和节点位移引起。
b.集中力作用在无线位移的节点上或集中力偶作用在不动的结点上时,汇交于该节点的各杆无弯矩也无剪力。不能引起结点的转动,轴力由平衡条件分析,因为不考虑轴向变形的杆,可视为EA无穷大。
c.刚度无穷大的杆件不产生弯曲变形,但可以有弯矩,杆端的最后玩具应由节点的平衡条件求出。无变形,内虚功为零,故不参与图乘。
5.计算超静定结构的位移。 (1)力法画出结构的弯矩M。 (2)在静定(任意)基本结构上施加单位力,画出M1图。(提供一组杆件上的平衡力系即可。) (3)结构上某点的位移等于原结构的弯矩M与M1图相图乘。 若除荷载外,结构还有支座位移,温度变化等其他因素,则所求位移除图乘外,还要加上基本结构在其他因素下引起的位移。
6.超静定结构的校核: a.平衡条件的校核;b.变形协调条件的校核。
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