材料力学全套课件ppt.ppt

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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 第十一章第十一章 交变应力交变应力变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第十一章第十一章 交变应力交变应力11-1 11-1 交变应力与疲劳极限交变应力与疲劳极限11-2 11-2 影响持久极限的因数影响持久极限的因数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1 1、构

2、件有加速度时动应力计算、构件有加速度时动应力计算（1）直线运动构件的动应力）直线运动构件的动应力gaKd 1（2 2）水平面转动构件的动应力）水平面转动构件的动应力2 2、构件受冲击时动应力计算、构件受冲击时动应力计算（1 1）自由落体冲击问题）自由落体冲击问题)211 (stdhK（2）水平冲击问题）水平冲击问题stdgvK2gaKnd动响应动响应= =Kd 静响应静响应11-1 11-1 交变应力交变应力 疲劳极限疲劳极限变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分交变应力的基本参量交变应力的基本参

3、量在交变荷载作用下应力随时间变化的曲线，称为在交变荷载作用下应力随时间变化的曲线，称为应力谱应力谱。随着时间的变化，应力在一固定的最小值和最大值之间作周期性的交替变化，随着时间的变化，应力在一固定的最小值和最大值之间作周期性的交替变化，应力每重复变化一次的过程称为一个应力每重复变化一次的过程称为一个应力循环应力循环。一个应力循环一个应力循环tOminmax变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分通常用以下参数描述循环应力的特征通常用以下参数描述循环应力的特征应力比应力比 r rmaxminr(2)(

4、2)应力幅应力幅minmax(3)(3)平均应力平均应力m)(21minmaxm一个非对称循环应力可以看作是在一个平均应力一个非对称循环应力可以看作是在一个平均应力 m 上叠加一个应力幅为上叠加一个应力幅为 的对称循环应力组合构成。的对称循环应力组合构成。 r = -1 ：对称循环：对称循环 ；r 0 ：拉拉循环：拉拉循环 或压压循环。或压压循环。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分疲劳极限疲劳极限将若干根尺寸、材质相同的标准试样，在疲劳试验机上依次进行将若干根尺寸、材质相同的标准试样，在疲劳试

5、验机上依次进行r r = -1= -1的常幅疲劳试验。各试样加载应力幅的常幅疲劳试验。各试样加载应力幅 均不同，因此疲劳破坏所经历均不同，因此疲劳破坏所经历的应力循环次数的应力循环次数N N 各不相同。各不相同。以以 为纵坐标，以为纵坐标，以N N 为横坐标（通常为对数坐标），便可绘出该材料的应为横坐标（通常为对数坐标），便可绘出该材料的应力力寿命曲线即寿命曲线即S-N S-N 曲线如图（以曲线如图（以40Cr40Cr钢为例）钢为例）注注：由于在：由于在r r =-1=-1时，时， maxmax = = /2/2，故，故S-N S-N 曲线纵坐标也可以采用曲线纵坐标也可以采用 max max

6、。104105106107108550650750850Nmax/MPa变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分从图可以得出三点结论：从图可以得出三点结论：(1)(1)对于疲劳，决定寿命的对于疲劳，决定寿命的 最重要因素是应力幅最重要因素是应力幅 。(2)(2)材料的疲劳寿命材料的疲劳寿命N N 随应力幅随应力幅 的增大而减小。的增大而减小。 (3) (3)存在这样一个应力幅，低于该应力幅，疲劳破坏不会发生，该应力幅称存在这样一个应力幅，低于该应力幅，疲劳破坏不会发生，该应力幅称为为疲劳极限疲劳极限

7、，记为，记为 -1-1 。104105106107108550650750850Nmax/MPa变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分对低碳钢，其对低碳钢，其MPa500400b其弯曲疲劳极限其弯曲疲劳极限 MPa220170)(b1 - 拉压疲劳极限拉压疲劳极限 MPa160120)(t1 -对于铝合金等有色金属，其对于铝合金等有色金属，其S-NS-N曲线没有明显的水平部分，一般规定曲线没有明显的水平部分，一般规定 时对应的时对应的 称为称为条件疲劳极限条件疲劳极限，用，用 表示。表示。7601

8、0105N01Nmax变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分11-4. 11-4. 影响持久极限的因数影响持久极限的因数1.1.构件外形的影响构件外形的影响构件外形的突然变化，例如构件上有槽、孔、缺口、轴肩等，将引起应力集中构件外形的突然变化，例如构件上有槽、孔、缺口、轴肩等，将引起应力集中11dKK11dKK或或有效应力集中因数有效应力集中因数理论应力集中因数理论应力集中因数maxnK变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接

9、线组成中一个重要组成部分2.2.零件尺寸的影响零件尺寸的影响尺寸因数尺寸因数11)(dd)(1光滑零件的疲劳极限光滑零件的疲劳极限1试样的疲劳极限试样的疲劳极限3.3.表面加工质量的影响表面加工质量的影响表面质量因数表面质量因数11)(1磨削加工（试样）磨削加工（试样）1其他加工其他加工一般情况下，构件的最大应力发生于表层，疲劳裂纹也多于表层生成。表面一般情况下，构件的最大应力发生于表层，疲劳裂纹也多于表层生成。表面加工的刀痕、擦伤等将引起应力集中，降低持久极限。所以表面加工质量对加工的刀痕、擦伤等将引起应力集中，降低持久极限。所以表面加工质量对持久极限有明显的影响。持久极限有明显的影响。看表

10、看表11.2 11.2 不同表面粗糙度的表面质量因数不同表面粗糙度的表面质量因数查看表查看表11.1 11.1 尺寸因数尺寸因数 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第十三章第十三章 能量法能量法13-1 概概 述述 在弹性范围内，弹性体在外力作用下发生在弹性范围内，弹性体在外力作用下发生变形而在体内积蓄的能量，称为弹性应变能，变形而在体内积蓄的能量，称为弹性应变能，简称应变能。简称应变能。 物体在外力作用下发生变形，物体的变形物体在外力作用下发生变形，物体的变形能在数值上等于外力在加载过程中在

11、相应位移能在数值上等于外力在加载过程中在相应位移上所做的功，即上所做的功，即=WV变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分13-2 杆件变形能计算杆件变形能计算一、轴向拉伸和压缩一、轴向拉伸和压缩WV FFlllF 21EAlFF21EAlFEAlFN2222lNxxEAxFVd)(2)(2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、扭转二、扭转WV mmeM21ppepeeIGlTIGlMIGlMM22

12、2122lpxxIGxTVd)(2)(2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分三、弯曲三、弯曲WV 纯弯曲：纯弯曲：横力弯曲：横力弯曲：lxxIExMVd)(2)(2eM21IElMMee21IElMIElMe2222变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分13-3 变形能的普遍表达式变形能的普遍表达式1F2F3F1 2 3 332211212121FFFWV即即：线弹性体的变形能等于每一外力与其相应位

13、移乘积的二分之一的：线弹性体的变形能等于每一外力与其相应位移乘积的二分之一的总和。总和。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分)(xN)(xN)(xM)(xM)(xT)(xTLLPLNGIdxxTEIdxxMEAdxxFV2)(2)(2)(222所有的广义力均以静力方式，按一定比例由所有的广义力均以静力方式，按一定比例由O增加至最终值。任一广义位移增加至最终值。任一广义位移 与与整个力系有关，但与其相应的广义力整个力系有关，但与其相应的广义力 呈线性关系。呈线性关系。i iF变电站电气主接线是指变

14、电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：试求图示悬臂梁的应变能，并利用功例：试求图示悬臂梁的应变能，并利用功能原理求自由端能原理求自由端B的挠度。的挠度。Fxl解：解：xFxM)(lEIlFxIExMV6d2)(322BwFW21，得由WV EIFlwB33变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例题：悬臂梁在自由端承受集中力例题：悬臂梁在自由端承受集中力F及集中力偶矩及集中力偶矩M0作用。设作用。设EI为常数，试求为常

15、数，试求梁的应变能。梁的应变能。LFMeAB解：解： 弯矩方程弯矩方程FxMxMe)( 变形能变形能EILFEIFLMEILMdxFxMEIdxEIxMVeeLeL622)(212)(222222变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分LFM0AB 当当F和和M0分别作用时分别作用时EILFVEILMVe623221VVV21 用普遍定理用普遍定理EILMEIFLwwweMAFAA23)()(230EILMEIFLeMAFAAe2)()(2EILMEIFMEILFMFwWVeeAeA22621212

16、232变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分13-4 互等定理互等定理ji位移发生点位移发生点荷载作用点荷载作用点12F1F2F11121F21222F11121变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分，外力所作的功：，后作用先作用21FF1212221112121FFFVe，外力所作的功：，后作用先作用12FF2121112222121FFFVeF21222F11121变电站电气主接线是指变电站的变压

17、器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分功的互等定理功的互等定理:212121FF位移互等定理位移互等定理:，则得若21FF 2112变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：求图示简支梁例：求图示简支梁C截面的挠度。截面的挠度。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1CwB221BCMwF解：由功的互等定理IElFMwFC1621得：

18、IElMwC1621由此得：F变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：求图示悬臂梁中点例：求图示悬臂梁中点C处的铅垂位移处的铅垂位移 。C变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1CwB221BCMwF解：由功的互等定理IElFMwFC2221得：IEMlwC821由此得：F变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重

19、要组成部分13-5 卡氏定理卡氏定理332211212121FFFWViF1F2F3F1 2 3 i若只给若只给 以增量以增量 ，其余不变，在，其余不变，在 作用下，原各力作用点将作用下，原各力作用点将产生位移产生位移iFiF,21i 变形能的增加量：变形能的增加量：iiiiFFFFV221121iF变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分略去二阶小量，则：略去二阶小量，则：iiFFFV2211如果把原有诸力看成第一组力，把如果把原有诸力看成第一组力，把 看作第二组力，根据互等看作第二组力，根据互等

20、定理：定理：iFiiiiFFFF2211所以：所以：iiFViiFV0iFiiFV变形能对任一载荷变形能对任一载荷Fi 的偏导数，等于的偏导数，等于Fi作用点沿作用点沿Fi方向的位移方向的位移卡氏第二定理卡氏第二定理变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分推导过程使用了互等定理，所以只适用线弹性结构。推导过程使用了互等定理，所以只适用线弹性结构。横力弯曲：LiLiiidxFxMEIxMdxEIxMFFV)()()2)(2桁架杆件受拉压：njjjjNEALFV122njijNjjjNiiFFEALFF

21、V1轴受扭矩作用：LiPiidxFxTGIxTFV)()(变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分13-6 单位载荷法单位载荷法 莫尔积分莫尔积分1F2FC变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分M x( )Mx0( )M xMx( )( )01F2FCClxIExMVd2)(2lxIExMVd2)(200lxIExMxMVd2)()(2011F2FC0F10F变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路

22、怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分C10F1F2F作功：0F0V作功：、21FFV上又作功：在0F1101VVW共做功变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分11VW lxIExMxMVVd2)()(1200MxEIxMxEIxM x MxEIxlll202022( )( )( )( )ddd10M x MxEIxl( )( )d M x MxEIxl( )( )0d变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输

23、配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 M x MxEIxl( )( )0d莫尔定理莫尔定理（莫尔积分）（莫尔积分）M x MxEIxl( )( )0dllplNNxIExMxMxIGxTxTxAExFxFd)()(d)()(d)()(000对于组合变形：注意：上式中 应看成广义位移，把单位力看成与广义位移对应的广义力变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例：试用莫尔定例：试用莫尔定理计算图理计算图(a)所所示示悬臂梁自由端悬臂梁自由端B的挠度和转角。的挠度和转角。FABAB

24、ABlxxx11变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分xxMFxxMbB)(,)()(,) 1 (0所示如图截面作用一单位力在解：vM x MxEIxBl( )( )0dlxIEFx02d EIFl331)(,)()(,)2(0 xMFxxMcB所示如图截面作用一单位力偶在BlM x MxEIx( )( )0dlxIEFx0dEIFl22变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分13-7计算莫尔积分的图乘

25、法计算莫尔积分的图乘法 在应用莫尔定理求位移时，需计算下列形在应用莫尔定理求位移时，需计算下列形式的积分：式的积分：lxIExMxMd)()(lxxMxMd )()(对于等直杆，对于等直杆，EI=const，可以提到积分号外，可以提到积分号外，故只需计算积分故只需计算积分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分直杆的直杆的M0(x)图必定是直线或折线。图必定是直线或折线。tg)( xxMllxxMxxxMxMd )(tgd )()(tg xCCM变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力

26、系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分IEMxIExMxMCld)()(变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分顶点顶点顶点顶点23lh13lh二次抛物线二次抛物线变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：试用图乘法求例：试用图乘法求所所示悬臂梁自由端示悬臂梁自由端B的挠度和转角。的挠度和转角。LFIEMxIExMxMwClBd)()(32212lFlIE

27、IEFl33FlF解（1）求自由端的挠度变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分FlFm=1(2) 求自由端的转角求自由端的转角1212FlIEB顺时针IEFl22变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例：试用图乘法求例：试用图乘法求所所示简支梁的最大挠度和最大示简支梁的最大挠度和最大转角。转角。qlql28/l/4M325823222maxlqllIEw 53844qlEI解解（1）简支梁的最大挠度简

28、支梁的最大挠度变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2183212maxqllIEqlEI324ql28/（2）求最大转角）求最大转角最大转角发生在两个支座处最大转角发生在两个支座处变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：试用图乘法求例：试用图乘法求所所示简支梁示简支梁C截面的挠截面的挠度和度和A、B截面的转角。截面的转角。CL12TU34变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统

29、相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：2812MlIEwC IElm162l / 4变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分AEIml1213mlEI6顺时针变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分BEIml1223mlEI3逆时针变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要

30、组成部分 例：试用图乘法求例：试用图乘法求所所示悬臂梁自由端示悬臂梁自由端B的的挠度和转角。挠度和转角。CL12TU35变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：432312lqllIEwB qlEI48ql22变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分BEIlql13212qlEI36顺时针ql22变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是

31、电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：试用图乘法求图示悬臂梁中点例：试用图乘法求图示悬臂梁中点C处的处的铅垂位移。铅垂位移。CL12TU36变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：mlIEwC812 mlEI28变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：图示梁，抗弯刚度为例：图示梁，抗弯刚度为EI，承受均布载，承受均布载荷荷q及集中力及集中力X作用。用图乘法求：作用。用图乘法求： (1)集中

32、力作用端挠度为零时的集中力作用端挠度为零时的X值；值； (2)集中力作用端转角为零时的集中力作用端转角为零时的X值。值。CL12TU37F变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：(1)212322322132aqlaFaaFalIEC 0ql28/)(83alaqlFF变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(2)211212322132qlFaFalIEC 0ql28/)32(43alaqlF变

33、电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：图示梁的抗弯刚度为例：图示梁的抗弯刚度为EI，试求，试求D点的点的铅垂位移。铅垂位移。CL12TU38变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：32232aPaIECPaEI3变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：图示开口刚架，例：图示开口刚架，EI=c

34、onst。求。求A、B两两截面的相对角位移截面的相对角位移 AB 和沿和沿P力作用线方向的力作用线方向的相对线位移相对线位移 AB 。CL12TU39变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：ABPaEI21813212123233PaEIAB 0变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：用图乘法求图示阶梯状梁例：用图乘法求图示阶梯状梁A截面的转截面的转角及角及E截面的挠度。截面的挠度。CL12

35、TU40变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：APaEIPaEI22125612162212PaEI2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分12322312133IEPaIEPaE13123PaEI变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例：图示刚架，例：图示刚架，EI=const。求。求A截面的

36、水截面的水平位移平位移 AH 和转角和转角A 。CL12TU41变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分解：解：qa2qa / 2qaqa22AHqaEIqaEI 441423135838变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第十四章第十四章 超静定结构超静定结构变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第十四

37、章第十四章 超静定结构超静定结构14-1 14-1 超静定结构概念超静定结构概念14-2 14-2 用用力法解超静定结构力法解超静定结构14-3 14-3 对称及反对称性质的利用对称及反对称性质的利用变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分14-1 14-1 超静定（静不定）结构概述超静定（静不定）结构概述在超静定系统中，按其多余约束的情况，可以分为在超静定系统中，按其多余约束的情况，可以分为：外力超静定：外力超静定：内力超静定：内力超静定：支座反力不能全由平衡方程求出；支座反力不能全由平衡方程求出

38、；外力超静定外力超静定系统和系统和内力超静定内力超静定系统。系统。 支座反力可由平衡方程求出，但杆件支座反力可由平衡方程求出，但杆件的内力却不能全由平衡方程求出的内力却不能全由平衡方程求出. .变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例如例如变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 解除多余约束，解除多余约束，代之以多余约束反力然后代之以多余约束反力然后根据多余约束处的变形协调条件建立补充方程根据多余约束

39、处的变形协调条件建立补充方程进行求解。进行求解。我们称我们称与多余约束对应的约束力为多余约束力。与多余约束对应的约束力为多余约束力。 解除多余约束后得到的静定结构，解除多余约束后得到的静定结构，称为原称为原超静定系统的超静定系统的基本静定系统基本静定系统或或相当系统相当系统。（本章主要学习用（本章主要学习用力法解超静定结构力法解超静定结构）求解超静定系统的基本方法是：求解超静定系统的基本方法是：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分14-2 14-2 用力法解超静定结构用力法解超静定结构 在求解超

40、静定结构时，在求解超静定结构时，我们把这种以我们把这种以“力力”为为未知量未知量，求解超静定的方法，求解超静定的方法称为称为“力法力法”。一般先解除多余约束，一般先解除多余约束，代之以多余约束力，代之以多余约束力，得到基本静定系，得到基本静定系，再根据再根据变形协调条件变形协调条件得到关于多余约束力的补充方程。得到关于多余约束力的补充方程。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分该体系中多出一个外部约束，为一次超静定梁该体系中多出一个外部约束，为一次超静定梁解除多余支座解除多余支座B，并以多余约束，

41、并以多余约束X1代替代替若以若以 表示表示B端沿竖直方向的位移，则：端沿竖直方向的位移，则：1是在是在F单独作用下引起的位移单独作用下引起的位移F1是在是在X1单独作用下引起的位移单独作用下引起的位移11X11110 (*)FX 例如：例如：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 对于线弹性结构，位移与力成正比，对于线弹性结构，位移与力成正比，X1是单位力是单位力“1”的的X1倍，故倍，故 也是也是 的的X1倍，即有倍，即有11X1111111XX01111FX若：若：EIl3311)3(621a

42、lEIFaF于是可求得于是可求得)3 (2321allFaX所以（所以（*）式可变为：）式可变为：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例例14.114.1：试求图示平面刚架的支座反力。已知各杆：试求图示平面刚架的支座反力。已知各杆 EI=EI=常数。常数。EIaaaaaEI34322132211EIqaaqaEIP22143183011111qaXXP得由 83, 0 qaYXBB 逆时针8,811, 02qaMqaYXAAA 解：解：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统

43、相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例例14.214.2：两端固定的梁，跨中受集中力作用，设梁的抗弯刚度：两端固定的梁，跨中受集中力作用，设梁的抗弯刚度 为为EIEI，不计轴力影响，求梁中点的挠度。，不计轴力影响，求梁中点的挠度。EIllEI1111EIPlPlEIP818122101111PX由81PlX 得 233824816192CPllPlPlwEIEIEI 解：解：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例例14.314.3：求图示刚架的支反力。

44、：求图示刚架的支反力。EIaaaEI3232223211EIqaaaqaEIP242832142101111PX由161qaX 得 169,16 qaYqaXBB 167qaYA解：解：,16qaXA变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分上面我们讲的是只有一个多余约束的情况！上面我们讲的是只有一个多余约束的情况！ 那么当多余约束不止一个时，力法方程是什么样的呢？那么当多余约束不止一个时，力法方程是什么样的呢？ 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变

45、电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分0321011111321PXXX013132121111PXXX0 23232221212PXXX033332321313PXXX由叠加原理：由叠加原理：同理同理 变形协调条件变形协调条件 ： 表示表示 作用点沿着作用点沿着 方向的位移方向的位移 iiXiX变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分00022112222212111212111nFnnnnnFnnFnnXXXXXXXXX力法正则方程：力法正则方程：矩阵形式：矩阵形式：021212122

46、22111211nFFFnnnnnnnXXX表示沿着表示沿着 方向方向 单独作用时所产生的位移单独作用时所产生的位移 iX1iX ii表示沿着表示沿着 方向方向 单独作用时所产生的位移单独作用时所产生的位移 1jX ijiX表示沿着表示沿着 方向载荷方向载荷F单独作用时所产生的位移单独作用时所产生的位移 iFiX变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分diFiFlM MxE IdijijlM MxE I则则 ：diiiilM MxE I1iX引起的弯矩为引起的弯矩为 引起的弯矩为引起的弯矩为 载荷载

47、荷F引起的弯矩为引起的弯矩为 iMjMFM1jX 设：设：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分对称性质的利用：对称性质的利用：对称结构：对称结构：若将结构绕对称轴对折后，若将结构绕对称轴对折后， 结构在对称轴两边的部分将完全重合。结构在对称轴两边的部分将完全重合。14-3 14-3 对称及反对称性质的利用对称及反对称性质的利用变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分对称载荷：对称载荷：将对称结构绕对称

48、轴对折后，对称轴两边的载荷完将对称结构绕对称轴对折后，对称轴两边的载荷完全重合（即对折后载荷的作用点和作用方向重合，且作用力的全重合（即对折后载荷的作用点和作用方向重合，且作用力的大小也相等）。大小也相等）。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分反对称载荷：反对称载荷：将对称结构绕对称轴对折后，对称轴两边的载荷将对称结构绕对称轴对折后，对称轴两边的载荷作用点重合、作用力大小相等、但是作用方向相反。作用点重合、作用力大小相等、但是作用方向相反。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系

49、统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 当对称结构上受对称载荷作用时，当对称结构上受对称载荷作用时，032232112于是正则方程可化为于是正则方程可化为022233331311313111XXXXXFF在对称面上反对称在对称面上反对称内力内力等于零等于零。 对称结构在对称载荷作用下的情况：对称结构在对称载荷作用下的情况：用图乘法可证明用图乘法可证明可得可得：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相

50、连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分对称结构在反对称载荷作用下的情况：对称结构在反对称载荷作用下的情况：同样用图乘法可证明同样用图乘法可证明当对称结构上受反对称载荷作用时，当对称结构上受反对称载荷作用时，在对称面上对称内力等于零。在对称面上对称内力等于零。032232112可得可得：于是正则方程可化为于是正则方程可化为FXXXXX222233313131311100变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 例例14.4:14.4:平面刚架受力如图，各杆平面刚架