结构力学课件静定结构位移计算优秀PPT.ppt
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1、结构力学课件静定结构位移计算现在学习的是第1页,共51页主要内容主要内容6-3 力的虚设方法 6-2 支座移动产生的位移计算6-1 概述6-4 制造误差产生的位移计算 6-5 温度作用时的计算 6-7 图乘法 6-6 荷载作用下的位移计算 6-8 线性变形体系的互等定理现在学习的是第2页,共51页6-16-1 概述概述 1 1)计算所采用的理论)计算所采用的理论虚功原理虚功原理 复习一下以下概念:复习一下以下概念:虚功虚功力在由其它原因产生的位移上所做的功。力在由其它原因产生的位移上所做的功。其中:其中:虚功虚功 虚功原理虚功原理刚体虚功原理刚体虚功原理变形体虚功原理变形体虚功原理Fp1Fp2
2、121122AB12现在学习的是第3页,共51页6-1 6-1 概述概述 刚体虚功原理:刚体虚功原理:所有外力所做的虚功等于零,即:所有外力所做的虚功等于零,即:虚功原理虚功原理 虚力原理虚力原理 虚位移原理虚位移原理 虚力原理虚力原理位移是真的,力是虚设的。用虚设力的位移是真的,力是虚设的。用虚设力的 办法来求真实的位移。办法来求真实的位移。虚位移原理虚位移原理力是真的,位移是虚设的。用虚设位力是真的,位移是虚设的。用虚设位 移的办法来求真实的力。移的办法来求真实的力。变形体虚功原理:变形体虚功原理:所有外力做的虚功所有外力做的虚功=所有内力做的虚功,即:所有内力做的虚功,即:现在学习的是第
3、4页,共51页6-1 6-1 概述概述 很显然求位移用的是虚功原理中的虚力原理很显然求位移用的是虚功原理中的虚力原理。显然支座移动产生的位移、制造误差产生的位移应该用显然支座移动产生的位移、制造误差产生的位移应该用刚体的虚力原理计算。荷载作用产生的位移、温度改变产刚体的虚力原理计算。荷载作用产生的位移、温度改变产生的位移应该用变形菜体的虚力原理计算。生的位移应该用变形菜体的虚力原理计算。支座移动产生的位移支座移动产生的位移刚体位移刚体位移 制造误差产生的位移制造误差产生的位移刚体位移刚体位移 荷载作用产生的位移荷载作用产生的位移变形体位变形体位移移温度改变产生的位移温度改变产生的位移变形体位移
4、变形体位移2 2)静定结构位移的类型)静定结构位移的类型现在学习的是第5页,共51页6-2 6-2 支座移动产生的位移计算支座移动产生的位移计算 支座移动产生的位移应采用刚体的虚力原理来计算。支座移动产生的位移应采用刚体的虚力原理来计算。例:图示简支梁例:图示简支梁B支座往下位移了支座往下位移了,求由此产生的,求由此产生的A点转角点转角 。真实的位移状态真实的位移状态 虚设的力状态虚设的力状态 运用刚体的虚功原理,运用刚体的虚功原理,虚设的力状态上的所有外虚设的力状态上的所有外力在真实的位移状态上所力在真实的位移状态上所做的虚功应该等于零,有:做的虚功应该等于零,有:得:得:LM=1AB现在学
5、习的是第6页,共51页可以得出由支座移动引起的位移计算公式如下:可以得出由支座移动引起的位移计算公式如下:其中:其中:由虚设力产生的在有支座位移处的支座反力由虚设力产生的在有支座位移处的支座反力 c 真实的支座位移真实的支座位移 例:图示三铰刚架例:图示三铰刚架A支座往下位移了支座往下位移了b,B支座往右位移支座往右位移 了了a,求,求C点的竖向位移点的竖向位移 ,和和C点的相对转角点的相对转角 。(1)求)求C点的竖向位移点的竖向位移 真实的位移状态真实的位移状态 abL/2L/2LABC6-2 6-2 支座移动产生的位移计算支座移动产生的位移计算 现在学习的是第7页,共51页 在在C点作用
6、一个竖向单位力,求出点作用一个竖向单位力,求出 和和 。虚设的力状态虚设的力状态(2)求)求C点的相对转角点的相对转角 在在C点作用一对力矩,求出点作用一对力矩,求出 和和 。Fp=1ABC6-2 6-2 支座移动产生的位移计算支座移动产生的位移计算 现在学习的是第8页,共51页虚设的力状态虚设的力状态真实的位移状态真实的位移状态 ABCLaL/2L/2bABC6-2 6-2 支座移动产生的位移计算支座移动产生的位移计算 M=1现在学习的是第9页,共51页6-3 6-3 力的虚设方法力的虚设方法 力的大小力的大小 一般虚设单位力一般虚设单位力 。力的位置力的位置 作用在所求位移的点及方向上。作
7、用在所求位移的点及方向上。力的方向力的方向 随意假设,若求出的位移是正的,说随意假设,若求出的位移是正的,说 明位移与假设的方向一致。若是负的,明位移与假设的方向一致。若是负的,说明与假设的方向相反说明与假设的方向相反。力的性质力的性质 求线位移加单位集中力;求转角加单位求线位移加单位集中力;求转角加单位 力矩;求二点的相对水平或竖向位移加力矩;求二点的相对水平或竖向位移加 一对相反的单位集中力;求二点相对转一对相反的单位集中力;求二点相对转 角要加一对单位力矩。角要加一对单位力矩。现在学习的是第10页,共51页Fp=1求求C点竖向位移点竖向位移求求B点水平位移点水平位移Fp=1求求C点转角位
8、移点转角位移M=1Fp=1求求A、B两点两点相对竖向位移相对竖向位移Fp=1Fp=1Fp=16-3 6-3 力的虚设方法力的虚设方法 CBCAB求求A、B两点两点相对水平位移相对水平位移AB现在学习的是第11页,共51页M=1求求C点相对转角位移点相对转角位移求求CD杆相对转角位移杆相对转角位移Fp=1/LFp=1/L6-3 6-3 力的虚设方法力的虚设方法 C C D现在学习的是第12页,共51页6-4 6-4 制造误差产生的位移计算制造误差产生的位移计算 制造误差产生的位移采用刚体的虚力原理计算。制造误差产生的位移采用刚体的虚力原理计算。例:图示桁架例:图示桁架AC杆比要求的短了杆比要求的
9、短了2cm,求由此产生的求由此产生的C 点水平位移点水平位移。解:在解:在C C点作用一水平单位力,方向朝左,求出点作用一水平单位力,方向朝左,求出ACAC杆的杆的 内力,令虚设的力到真实的位移上去做功,由虚功内力,令虚设的力到真实的位移上去做功,由虚功 方程有方程有:真实的位移状态虚设的力状态-2cmbaABCFp=1CBA现在学习的是第13页,共51页利用虚功方程利用虚功方程有:有:得:得:例:图示悬臂梁例:图示悬臂梁C点由于制造误差有一转角点由于制造误差有一转角 ,求由,求由 此引起的此引起的B点竖向位移点竖向位移 。解:虚设一力状态:在解:虚设一力状态:在B B点加一竖向单位力,求出点
10、加一竖向单位力,求出C C点点 的弯矩,并把的弯矩,并把C C点的抗弯连系去掉,用弯矩点的抗弯连系去掉,用弯矩 表示。表示。baBCA6-4 6-4 制造误差产生的位移计算制造误差产生的位移计算 Mc=aFp=1BCA现在学习的是第14页,共51页利用虚功方程有:利用虚功方程有:得:得:由制造误差引起的位移计算公式如下:由制造误差引起的位移计算公式如下:其中:其中:虚设单位力作用下产生的轴力、虚设单位力作用下产生的轴力、剪力和弯矩。剪力和弯矩。正负号规定:虚内力与变形方向一致为正,方向相反为负正负号规定:虚内力与变形方向一致为正,方向相反为负。制造产生的轴向变形、弯曲变制造产生的轴向变形、弯曲
11、变 形和剪切变形。形和剪切变形。6-4 6-4 制造误差产生的位移计算制造误差产生的位移计算 现在学习的是第15页,共51页例:图示桁架例:图示桁架DC杆短了杆短了2cm,FE杆短长了杆短长了3cm,求求C点的点的 竖向位移。竖向位移。解:在解:在C C点作用一竖向单位力,求出点作用一竖向单位力,求出DCDC杆、杆、FEFE杆的杆的 轴力:轴力:运用位移计算公式有:运用位移计算公式有:Fp=1+3-24m34=12mABEDFCABEDFC6-4 6-4 制造误差产生的位移计算制造误差产生的位移计算 现在学习的是第16页,共51页6-5 6-5 温度作用时的计算温度作用时的计算 温度作用产生的
12、位移采用变形体的虚力原理计算温度作用产生的位移采用变形体的虚力原理计算。计算公式推导:计算公式推导:图示简支梁上下温度不一样图示简支梁上下温度不一样,求由此起的求由此起的A点转角点转角 。取出一微段,研究一下取出一微段,研究一下温度所引起的变形。温度所引起的变形。微段发生的转角为:微段发生的转角为:dt2t1t1 dst2dsABLds+t2+t1h1hh2+t0t0ds现在学习的是第17页,共51页微段发生的轴向变形为:微段发生的轴向变形为:杆件轴线处的温度变化值杆件轴线处的温度变化值 其中:其中:杆件上下边缘的温度差值杆件上下边缘的温度差值温度变化不会产生剪切变形。温度变化不会产生剪切变形
13、。真实的位移状态真实的位移状态 运用变形体的虚功原理,所有外力所做的虚功等运用变形体的虚功原理,所有外力所做的虚功等于内力所做的虚功:于内力所做的虚功:虚设的力状态虚设的力状态 t2t1LAB6-5 6-5 温度作用时的计算温度作用时的计算 LM=1AB现在学习的是第18页,共51页有:有:若是结构,则公式为:若是结构,则公式为:若温度沿杆长变化相同,且截面高度不变,则上式若温度沿杆长变化相同,且截面高度不变,则上式可写成:可写成:其中:其中:由虚设单位力产生的轴力图面积由虚设单位力产生的轴力图面积6-5 6-5 温度作用时的计算温度作用时的计算 现在学习的是第19页,共51页 由虚设单位力产
14、生的弯矩图面积由虚设单位力产生的弯矩图面积正负号的规定:虚力状态中的变形与温度改变产生的正负号的规定:虚力状态中的变形与温度改变产生的变形方向一致时,取正号,反之取负号。变形方向一致时,取正号,反之取负号。例:图示三铰刚架,室内温度例:图示三铰刚架,室内温度 比原来升高了比原来升高了300,室外,室外 温度没有变化,求温度没有变化,求C点的点的 竖向位移竖向位移 ,杆件的截杆件的截 面为矩形,高度面为矩形,高度h为常数,为常数,材料的膨胀系数为材料的膨胀系数为 。6-5 6-5 温度作用时的计算温度作用时的计算 10m5m5mABC+300002m现在学习的是第20页,共51页解:(解:(1)
15、在)在C点作用一竖向单位力画出点作用一竖向单位力画出 和和 图。图。(2)运用公式求)运用公式求 0.2080.50.50.208Fp=12.082.082.082.08Fp=10.50.38FN图图ABCABC6-5 6-5 温度作用时的计算温度作用时的计算 M1图图现在学习的是第21页,共51页荷载作用下的位移计算采用的是变形体的虚力原理。荷载作用下的位移计算采用的是变形体的虚力原理。结构位移计算的一般公式推导:结构位移计算的一般公式推导:图示悬臂梁微段图示悬臂梁微段 发生了发生了 轴向变形轴向变形 剪切变形剪切变形 弯曲弯曲变形变形 ,求,求B点的竖向位移。点的竖向位移。把微段的变形浓缩
16、至把微段的变形浓缩至D点:点:1 1)积分法)积分法 dd6-6 6-6 荷载作用下的位移计算荷载作用下的位移计算 ABC DdsDCddddDC现在学习的是第22页,共51页虚设一力状态虚设一力状态:B点的竖向位移为:点的竖向位移为:若整根梁上都由变形,则若整根梁上都由变形,则B点的竖向变形为:点的竖向变形为:由材料力学可知由材料力学可知:对结构则有:对结构则有:ABFP=16-6 6-6 荷载作用下的位移计算荷载作用下的位移计算 现在学习的是第23页,共51页6-6 6-6 荷载作用下的位移计算荷载作用下的位移计算 其中其中:荷载作用下结构产生的弯矩荷载作用下结构产生的弯矩 剪力、轴力剪力
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