结构力学 组合结构和桁架结构的位移法
结构力学中的位移法
QBA
23
QBA 1.5iB 0.75i 6
QDC MDC
QCD
QCD
3i 42
（4）解位移法方程
10iB 1.5i 4 0...........(1) 6iB 3.75i 24 0........(2)
B
0.737 i
7.58 i
（5）弯矩图
MAB= -13.896 kN·m
由于原结构没有附加刚臂：因此附加约束上的附加内力应等于0，按此可列出 求解结点位移的基本方程。
3
1 2 i 3 4 5
B
B
P
B
A i
Ai ,li
B
B
ui
Ni
ui sini
i B
B
选择 基本 未知
物N理i 条件ElAi i ui
ui sini
变形条件
Ni
EAi li
sin i
Ni
EAi li
l
3ql 2 16
§8-5 有侧移刚架复的习计角算变位移方程中的杆端剪力：
M
AB
3i l
QmAABB
33llii1qA6l3i 3l q2i8l2Q51qAF6Bl2
C
MQBCAD
3i l
3ql2
QBA16
3i l
A
3i l2
QBFA
B
D
i1
q
i
i
A
C
x 0 QBA QDC 0
其中
C 9.
8
D
M图 (kN m)
1.7
17
E
4.89 F
无侧移刚架位移法分析小结
1、有几个未知结点位移就应建立几个平衡方程；
结构力学 结构的位移计算
k
F Ndu
Md
F Q 0ds
F RC
只有荷载作用
无支座移动
k F Ndu Md FQ 0ds
由材料力学知
du
FNP d s EA
d
M Pds EI
d s
k FQP d s GA
10
1.2
9
k--为截面形状系数
A A1 [Al为腹板截面积]
FP
X
待分析平衡的力状态
(c)
直线
几点说明：
X C (1) 对静定结构，这里实际用的是刚体
虚设协调的位移状态
虚位移原理，实质上是实际受力状态 的平衡方程，即
由外力虚功总和为零，即：
X F 0
X
P
C
M 0 B
(2) 虚位移与实际力状态无关，故可设
1 x
X P b 0 (3) 求解时关键一步是找出虚位移状态的
计算结构的位移，就必须明确广义力与广义位移的对应关系。常见的对应有
以下几种情况：
基本原则
求哪个方向的位移就在要求位移的方向上施加相应的单位力。
A
B
位移方向未知
时无法直接虚
拟单位荷载！
求A点的 水平位移
P=1
m=1 求A截面 的转角
m=1
m=1
求AB两截面 的相对转角
P=1
P=1
求AB两点 的相对位移
位移与约束协调:位移函数在约束处的数值等于约束位移。
§4-2 虚功原理
一、虚功原理的三种形式
1、质点系的虚位移原理
具有理想约束的质点系，其平衡的必要和充分条件是：作用于质点系的主
位移法结构力学知识点概念讲解
位移法结构力学知识点概念讲解位移法是结构力学中常用的一种分析方法，通过计算结构的位移来求解结构的内力、应力和变形等问题。
它的基本思想是建立结构的位移与应力之间的关系，并利用位移方程和边界条件，求解结构的位移分布，进而获得结构内力、应力和变形等信息。
1.位移概念：结构的位移是指结构中各点相对于参考点的位置变化量。
通常用向量形式表示，位移向量包含所有结构节点的位移分量。
位移分量包括两个方向的位移：横向位移和纵向位移。
横向位移是结构在水平方向上的位置变化，纵向位移是结构在垂直方向上的位置变化。
2.位移分布方程：位移分布方程是描述结构位移与应力之间关系的基本方程。
根据结构的力学特性和边界条件，可以建立位移方程。
一般情况下，位移方程包含多个线性方程，通过求解这些方程组，可以得到结构的位移分布。
常用的位移分布方程包括静平衡方程、变形方程和边界条件等。
3.静平衡方程：静平衡方程是结构力学中最基本的方程之一，它描述结构受力平衡的条件。
根据牛顿第二定律，结构的受力和位移之间存在其中一种关系。
通过建立结构受力平衡的方程，可以获得结构的位移分布。
4.变形方程：变形方程是位移法分析中的重要概念，它用来描述结构的变形与应力之间的关系。
根据结构力学理论，结构受到外力作用时，会发生形变，形成内力和应力。
通过建立变形方程，可以求解结构内力和应力分布。
5.边界条件：边界条件是位移法中必须考虑的条件，它是解决位移方程的关键因素。
边界条件主要包括结构的支座约束条件和结构受力边界条件。
支座约束条件指明结构的一些节点固定或受到特定的位移限制，受力边界条件指明结构的一些部分受到特定的外力或力矩作用。
6.内力和应力计算：通过求解结构的位移分布，可以计算得到结构的内力和应力。
内力是指结构中各点所受的力的大小和方向，包括轴力、剪力和弯矩等。
应力是指结构内部各点处的应力大小和方向，包括正应力和剪应力等。
7.变形计算：位移法可以用来计算结构的变形情况，包括横向变形和纵向变形。
结构力学 位移法典型方程、计算举例
r21 B r22 CH R2
满足此方程，就消去了施加的2个约束
即，
r11 B r12 CH R1P 0 r21 B r22 CH R2 P 0
4）弯矩图的作法----消去最先附加的刚臂 P R1P R2P + MP图 R2
r
j 1
n
ij
Zj
，为消去该处的约束力，令： R iP
r
j 1
n
ij
Z j =0 即可。写成方程组的形式为：
r11 Z1 r12 Z 2 r1n Z n R1P 0 r Z r Z r Z R 0 21 1 22 2 2n n 2P rn1 Z1 rn 2 Z 2 rnn Z n RnP 0
R1P
R2P
+ +
r11 R A
1
r21R 2A
MP图 +
r12 B
r22 B
或
P
qL2/12
PL/8
4i
2i
q
R1P
R2P
+ A•
r11 8i r21 2i
2i
M 1图
MP图
4i
+
B•
4i r22 11i 2i r12 2i 3i 2i
M 2图
M M P M 1 A M 2 B
叠加右侧2个图，意味着结点B转动 及结点C侧移都发生。
叠加后B处的转角和C处的位移
分别为：B CH 则两处的约 束力必为R1，R2
r12 CH
位移法结构力学知识点概念讲解
位移法结构力学知识点概念讲解1.结构位移：结构在受力作用下会发生形变，而位移描述了结构各点之间的距离变化。
位移可以分为水平位移和竖向位移，用于表示结构在水平和竖直方向的变形情况。
2.自由度：结构的自由度是指结构中可以自由变动的独立变量的个数。
自由度越多，结构描述和计算的精度越高。
常见的自由度有平动自由度和转动自由度，平动自由度用于描述结构的水平位移，而转动自由度用于描述结构的转动变形。
3.约束条件：结构中存在的各种约束条件限制了结构的自由度。
约束条件是指结构中一些部分的位移受到限制，不能随意变动。
常见的约束条件有支座和铰链等，它们可以限制结构的平动和转动自由度。
4.单元：位移法将结构划分为若干个单元，每个单元由一组节点和单元内部的位移函数组成。
节点是指结构中的一些特定点，单元内部的位移函数用于描述该单元内部各处的位移情况。
6.节点位移：节点位移是指结构中各个节点的位移，它通过节点的约束条件和单元的位移函数之间的关系得到。
节点位移是位移法计算的核心内容，通过计算节点位移可以得到结构的变形和位移分布。
7.应变：结构在荷载作用下会发生应变，应变描述了结构内部各点的变形情况。
应变是位移的导数，可以通过位移的一阶导数来表示。
应变的计算是位移法中重要的步骤之一8.应力：结构在荷载作用下会发生应力，应力描述了结构各点的受力情况。
应力是力和单位面积的比值，可以通过应变和材料的本构关系得到。
应力的计算是位移法中重要的步骤之一通过以上的概念和知识点，位移法可以对不同类型的结构进行分析和计算。
它是结构力学中常用的方法之一，通过假设结构的位移函数和节点之间的位移关系，得到了结构的变形和位移的近似解。
在实际工程中，位移法广泛应用于桥梁、建筑物和各种结构的设计和分析中，具有重要的理论和实践意义。
结构力学——位移法
结构力学——位移法结构力学，位移法结构力学是研究物体受到外力作用时的变形和应力分布规律的学科。
在结构力学中，位移法是一种常用的分析方法，用于解决结构受力变形问题。
位移法是建立在位移场的基础上，通过求解物体的位移场，再根据位移场得到应力场、应变场以及应力分布等信息，从而获得结构的受力变形情况。
位移法的基本原理是微分方程的解析方法。
在位移法中，首先需要确定结构的几何形状、边界条件和外力情况，然后通过应变能原理或变分原理等方法建立物体的弯曲方程或应变能方程。
接下来，在确定了适当的位移函数形式后，将其代入方程中，通过求解微分方程来得到物体的位移场。
在位移法中，常用的位移函数形式包括简单弯曲、直角坐标、梯形分段等。
根据结构问题的具体条件，选择合适的位移函数形式，是位移法分析的一个重要步骤。
在求解位移函数时，通常要满足边界条件和界面连续条件。
边界条件是指结构边界上位移和应力的已知条件，界面连续条件是指相邻物体的位移和应力在界面上连续的条件。
求解位移场后，可以根据位移场求出应变场。
应变场是位移场的导数，反映了物体各点的拉伸和压缩程度。
通过求解应变场，可以进一步求解应力场。
应力场是应变场的导数，反映了物体各点的强度和应力分布情况。
由于应力是物体受力的重要指标，因此通过求解应力场，可以分析出物体受力分布情况，评估结构的强度和稳定性。
位移法在结构力学中具有重要的应用价值。
通过求解位移场，可以全面了解结构受力变形情况，为结构的设计和施工提供依据。
位移法不仅能够分析简单的结构问题，还可以扩展应用到更复杂的结构问题中，如悬索桥、拱桥和空间柱等。
位移法不仅适用于线性问题，还可以应用于非线性问题，如大变形、大位移和材料非线性等。
总之，位移法是结构力学中一种常用的分析方法，通过求解物体的位移场，可以获得结构的应力和变形情况。
位移法不仅能够分析简单的结构问题，还可以应用于复杂的结构问题。
通过位移法的研究，可以更全面地了解结构的受力变形情况，为结构的设计和施工提供依据。
结构力学位移法的计算
B t2=-30°C C t2=-30°C F
° t1=10°C
t1=10°C °
A
D l=6m
E
l=6m
a) 解：
B t2=-30°C C ° t1=10°C °
A l=6m D b)
取如图b)半边结构，未知量为B ( ) 。
62
1）各杆两端相对侧移
AB
杆AB缩短 t0h 40 杆CD伸长 t0h 40
FC
FP
i
2i
i1 A
i2 H
未知量 D ,F
51
FP D
C
FP E
i2
i1
i1
A
B
FP
C
D
2i2
i1
A
CL 0, CR 0,
CH 0,
(MCL MCR 0), CV 0。
未知量 D
52
2．反对称荷载:
对称结构在反对称荷载作用下，其内力和变形 均是反对称的。
选取基本体系如下图所示。 D i
E
Z1 D 0,
Z2 EH 0。
C
i/2
2i
基本体系
A
B
44
45
46
47
ii）求方程的系数和自由项：
r11= 5i， r12 = r21 = 0.75i，
r22= 0.75i，R1P = 14，R2P = 3。
4）回代入方程中，求解得：
3i(
4 i
)
12kN
m。
M DA
2i D
0.75i E
2i(
4 i
)
0.75i(
结构力学位移法的计算
结构力学位移法的计算一、结构力学位移法的基本原理结构力学位移法基于结构静力学原理，通过分析结构的受力平衡、变形和刚度等特性，计算结构的位移。
其基本原理是建立结构的数学模型，利用力学等效原理将外力转化为内力，进而计算出结构的位移。
其求解过程通常通过数学公式和计算软件来实现。
二、结构力学位移法的计算步骤1.确定结构的边界条件和约束条件。
边界条件指结构在边界上受到的力或位移约束。
约束条件指固定点、支座的位置以及其他限制。
边界条件和约束条件对结构的位移计算具有重要影响。
2.建立结构的数学模型。
数学模型是结构力学位移法的核心，可以通过数学方程或矩阵形式来表示。
常用的模型有刚度矩阵法和有限元法。
刚度矩阵法适用于简单结构，而有限元法适用于复杂结构。
3.计算结构的刚度矩阵。
刚度矩阵描述了结构的刚度特性，可以通过结构的几何和材料性质来计算。
刚度矩阵的计算通常包括杆件的刚度以及节点刚度的组装。
4.应用边界条件和约束条件。
根据结构的边界条件和约束条件，将其转化为数学方程或矩阵形式，然后应用到结构的刚度矩阵上。
一般通过修正刚度矩阵或施加位移限制来实现。
5.求解结构的位移。
通过求解修正后的刚度矩阵和边界条件所构成的方程组，可以得到结构的位移。
通常使用数值方法，如高斯消元法、LU 分解法或迭代法。
6.分析与验证结果。
计算得到的结构位移可用于分析结构的变形、挠度、应力等参数。
还可以与设计要求进行对比和验证，以评估结构的可靠性和稳定性。
三、结构力学位移法的应用1.建筑结构设计。
在建筑结构设计中，利用结构力学位移法可以分析和优化建筑物的静力学特性，确保其稳定性和可靠性。
2.桥梁工程。
结构力学位移法可用于桥梁的设计和分析，帮助工程师评估桥梁的变形、位移和受力状况。
3.航天器设计。
在航天器设计中，结构力学位移法可用于分析航天器的振动、变形和稳定性，确保其在太空中的安全运行。
4.机械工程。
结构力学位移法也可以应用于机械结构的设计和分析，例如汽车、飞机和机器人等。
结构力学位移法
结构力学位移法结构力学是研究结构物的力学性能和变形规律的科学，位移法是结构力学中常用的一种分析方法。
它通过计算结构物各个节点的位移，进而求解出结构物的应力、应变等力学参数。
下面将详细介绍位移法的原理和应用。
一、位移法的原理位移法是一种基于力的平衡方程和位移的相关性质来计算结构物响应的方法。
它的基本原理是通过建立结构物的整体刚度方程，解这个方程得到各节点的位移，再根据位移计算出相应节点上的应力和应变。
在应用位移法时，首先需要确定结构物的受力状态，即施加在结构物上的外力和边界条件。
然后，根据结构物的几何约束条件和材料特性，建立结构物的整体刚度方程。
这个方程是一个描述结构物节点位移与受力关系的方程，通常表示为[K]{D}={F}，其中[K]是结构物的刚度矩阵，{D}是节点位移矩阵，{F}是节点受力矩阵。
解刚度方程可以得到节点位移矩阵{D}，再通过位移与应力或应变的关系，计算出各个节点上的应力和应变。
常用的位移与应力或应变的关系包括伯努利梁理论、平面假设等。
最后，根据应力或应变条件，判断结构物的安全性和稳定性。
二、位移法的应用位移法广泛应用于各种结构物的力学分析和设计中，特别是对于复杂结构和非线性问题的分析更具优势。
1.梁和框架的分析对于梁和框架结构，可以根据位移法计算出节点上的位移、弯矩、剪力和轴力等力学参数。
通过对结构物的力学性能的准确分析，可以进行合理的结构设计和优化。
2.刚架和刚构的计算在刚架和刚构的计算中，位移法可以用来求解节点刚度，从而得到结构物的受力分布和变形情况。
这对于评估结构物的稳定性和刚度有重要意义。
3.非线性问题的分析位移法还可以应用于非线性结构的分析，如软土地基的承载力计算、非线性材料的应力分析等。
在这些情况下，结构物的刚度和应力等参数会随着受力状态的变化而发生变化，需要通过迭代的方法来求解。
4.动力分析位移法也可以用于结构物的动力分析。
动力分析主要研究结构物在动态载荷下的响应和振动特性。
《结构力学习题集》6-位移法要点
第六章 位移法一、是非题1、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。
2、位移法的基本结构可以是静定的，也可以是超静定的。
3、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。
4、结 构 按 位 移 法 计 算 时 ， 其 典 型 方 程的 数 目 与 结 点 位 移 数 目 相 等 。
5、位移法求解结构内力时如果P M 图为零，则自由项1P R 一定为零。
6、超 静 定 结 构 中 杆 端 弯 矩 只 取 决 于杆 端 位 移 。
7、位 移 法 可 解 超 静 定 结 构 ，也 可 解 静定 结 构 。
8、图示梁之 EI =常数，当两端发生图示角位移时引起梁中点C 之竖直位移为(/)38l θ（向下）。
/2/22l l θθC9、图示梁之EI =常数，固定端A 发生顺时针方向之角位移θ，由此引起铰支端B 之转角（以顺时针方向为正）是 -θ/2 。
θA B l 10、用位移法可求得图示梁B 端的竖向位移为ql EI 324/。
q l 11、图 示 超 静 定 结 构 ， ϕD 为 D 点 转 角 （顺 时 针 为 正）， 杆 长 均 为 l , i 为 常 数 。
此 结 构 可 写 出 位 移 法 方 程 111202i ql D ϕ+=/。
二、选择题1、位 移 法 中 ，将 铰 接 端 的 角 位 移 、滑 动支 承 端 的 线 位 移 作 为 基 本 未 知 量 ：A. 绝 对 不 可 ；B. 必 须 ；C. 可 以 ，但 不 必 ；D. 一 定 条 件 下 可 以 。
2、AB 杆 变 形 如 图 中 虚 线 所 示 ， 则 A 端的 杆 端 弯 矩 为 ：A.M i i i l AB A B AB =--426ϕϕ∆/ ;B.M i i i l AB A B AB =++426ϕϕ∆/ ;C.M i i i l AB A B AB =-+-426ϕϕ∆/ ;D.M i i i l AB A B AB =--+426ϕϕ∆/。
清华大学结构力学第8章位移法
BA
l 2
以上就是弯曲杆件的刚度方程。
以上矩阵为刚度矩阵, 系数称为刚度系数, 该系 数只与截面尺寸和材料性质有关的常数, 称为形常 数.
清华大学结构力学第8章位移法
11
2. 一端固定、一端辊轴支座的梁
M AB
A
EI
A
B
l
i EI l
MAB 3iA
A
i
B
A
A
i
M
AB
3i l
B
MAB
3iA
2）若把杆件装配成结构，杆端弯矩又成为内
力，弯矩图仍画清华在大学受结构拉力学边第8。章位移法
7
2．结点转角
顺时针为正，逆时针为负。
Fp
A
B
C
D
B( )
3．杆件两端相对侧移
C( )
杆件两端相对侧移△，其与弦转角β 的正负 号一致。而β以顺时针方向为正，逆时针方向
为负。
A
l
B
l
A
清华大学结构力学第8章位移法
4
二．位移法计算刚架基本思路
分别分析杆AB和AC.
相对于杆AB和AC, A点分 别视为固定支座.
杆AB和AC分别受载荷和 支座位移作用.
基本未知量取为A点水平线位移和转角.
清华大学结构力学第8章位移法
5
结点位移是处于关键地位的未知量。
基本思路：
首先把刚架拆成杆件，进行杆件分析——杆件在已知 端点位移和已知荷载作用下的计算； 其次把杆件组合成刚架，利用平衡条件，建立位移法 基本方程，借以求出基本未知量。
3i l
清华大学结构力学第8章位移法
12
3. 一端固定、一端滑动支座的梁
结构力学位移法详解
结构力学位移法详解结构力学是一门研究物体受力和变形关系的科学，它对于工程结构的设计和分析具有重要的意义。
结构力学包括静力学和动力学两个方面，其中位移法是解决结构静力学问题的一种重要方法。
位移法是一种基于结构位移的方法，通过建立结构的位移方程来求解结构中的受力和变形情况。
相比于应力法，位移法在简化问题过程中能够更好地处理约束条件和边界条件，使得解题更加简化和精确。
在位移法中，首先需要确定结构的边界条件，即结构的约束条件和边界条件。
然后根据结构的受力平衡和力的平衡条件，建立结构的位移方程。
位移方程是一个描述结构变形情况的方程，通过解这个方程可以得到结构的位移分布。
位移方程的建立通常需要以结构单元为基础，将整个结构分解为不同的单元进行分析。
每个单元之间通过节点连接，将力和位移传递给下一个单元。
而每个单元的位移方程则可以通过应力-应变关系、平衡方程和简化条件得到。
在求解位移方程时，常常使用有限差分法、有限元法或弹性力学公式等数值方法来近似求解。
这些数值方法将结构离散化，并通过数值计算得到结构的位移分布。
在得到结构的位移分布后，可以进一步计算结构的应力和应变分布，以及其它受力和变形相关的参数。
这样，就可以对结构的安全性和机械性能进行评估和优化。
总结起来，位移法是通过建立结构的位移方程来求解结构静力学问题的一种方法。
通过分析结构的位移分布，可以得到结构的应力和应变情况，进而评估结构的安全性和机械性能。
在实际工程问题中，位移法经常用于分析和设计各类结构，具有重要的实际应用价值。
结构力学 位移法
B
3 2l
3i M AB l 3i FQAB FQBA 2 l
B 不独立，可不作为基本未知量
故，其杆端弯矩和杆端剪力为
3、远端滑动（ B FQAB FQBA 0 ） 如图（e）所示，由弯曲杆件的刚度方程，并令
B FQAB FQBA 0
基本线位移未知量2个 (a) (b)
三、基本方程举例
(a) (b)
3
2 1
基本未知量：3个刚结点D、E、F 增加3根支座链杆 对应于θ 三个刚结点，分别建立其力矩平衡条件
3个角位移
D , E , F
(c)
3个线位移 1 , 2 , 3
D、θ E、θ F3个角位移，应截取D、E、F
QAB= QBA
θ =1
B
4i
1
2i
6i
1 2i
l
6i
3i
l
6i
0
l
l2
A A
θ =1
B B
3i
3i
l
1 θ =1
B
3i
i
l
0
l2
A
－i
0
四、常用荷载情况下的固端弯矩和固端剪力
1、两端固定梁 ①
P A l/ 2 l/ 2
B
M
F AB
Pl / 8
F FQAB P / 2 F FQBA P / 2
平衡方程
M AG M AB M AD 0 M BA M BC 0
基本方程
所以，该刚架利用位移法计算时的基本未知量为 A和 B 。
根据铰结点C的力矩为零的条件，可以把 C 表示成 A B 的函数关系式， 与
结构力学位移法题目及详细解答
结构力学位移法题目及详细解答位移法中含无穷刚度杆的结构是考研结构力学的一大难点，很多热门院校都喜欢出这类型的题目，下面以两道有复杂牵连位移的含无穷刚度杆位移法题目为例，对三种解法进行讲解，题目取自东南大学真题和烟台大学真题。
1.用位移法绘制图示结构的弯矩图，BC杆 EI=∞，其余各杆 EI 为常数（东南大学2017年真题）。
解：根据局部变形图找出位移牵连关系，B点角位移，B点竖向线位移，C点角位移三者牵连，只有1个独立，有三种方法。
法一：基本体系一：以 B点竖向线位移为基本未知量，难点是无穷刚结点处会引起线位移和角位移，过程如图：M2¯图绘制是一个难点，需要通过无穷刚度杆的局部变形图判断弹性杆的变形，从而指导画出形常数图。
计算过程略，最后弯矩图如图：法二：基本体系二：以 C 点角位移为基本未知量，难点是剪力平衡，过程如下：M2¯图绘制是一个难点，需要通过无穷刚度杆的局部变形图判断弹性杆的变形，从而指导画出形常数图。
法二的典型错误：无穷刚度杆弯矩图不会画。
正确思路：从弹性杆画到无穷刚度杆，通过刚结点平衡条件确定杆端弯矩，杆上没有集中力作用，剪力不变，弯矩图斜率相同。
这里注意，超静定结构在荷载作用下内力值只与刚度相对值有关，与绝对值无关，所以从弹性杆到无穷刚度杆弯矩是不会倍增的。
另外，若有集中力作用于无穷刚度杆上，则按照简支梁叠加即可。
法三：基本体系三：以B点角位移为基本为质量，难点是剪力平衡，过程如下：点评：法三位移一定可以发生，因为线位移和两个角位移有两个独立，一个牵连，刚结点任取一个角位移都可以是独立的，无穷刚度杆上增加刚臂后相当于大地固定端，不能动，刚臂发生相当于固定端发生单位角位移的支座移动。
结构力学——位移法
15
75 105 180
45 180
135 45
165
135
M(kN m)
第四节 用位移法求解某些特殊问题
４支座变位问题
Z1
Z2
i3
i1
i2
如左图刚架体系所示，发生支座变位
1 ，2 ， ，求该体系在支座变位
情况下所产生的弯矩图
Z3
在 Z1 1 作用下所产生的弯矩图
1
2i3
3i1 4i3
2
M1
1 L
１、两端固支
M AB
4iA
2iB
6i
AB L
M
f A
6i
AB L
M
f BA
q B
EI
B AB
M BA
Q BA
QAB
MAB
MBA L
QfAB
6iA L
6iB L
12
i L2
AB
QfAB
QBA
MAB
MBA L
QfBA
6iA L
6iB L
12
i L2
AB
QfBA
结构力学
第三章 位移法
一、等直杆的转角位移方程 二、按基本结构建立典型方程 三、按节点和截面平衡条件建立位移法方程 四、用位移法求解某些特殊问题
第一节 等直杆的转角位移方程
P
一．等直杆的转角位移方程
A MAB
已知AB杆，杆端位移为
A
A B AB
下面根据杆端约束情况来确定等
QAB
直杆的转角位移方程
qL
L 2
MEB 0
M BE
Q BE
qL
QBE qL
《结构力学》第八章 位移法
位移未知数确定举例
位移未知数确定举例
位移未知数确定举例
位移未知数确定举例
位移未知数确定练习
na 5 nl 2
na 2 nl 2
位移未知数确定练习
na 3 nl 4
na 0 nl 1
位移未知数确定练习
na 3 nl 1
na 3 nl 0
位移未知数确定练习
na 2 nl 3
基本思路
两种解法对比：
典型方程法和力法一样，直接对结构按统 一格式处理。最终结果由迭加得到。
平衡方程法对每杆列转角位移方程，视具 体问题建平衡方程。位移法方程概念清楚， 杆端力在求得位移后代转角位移方程直接可 得。
位移法方程：
两法最终方程都是平衡方程。整理后形式 均为：
K R 0
典型方程法基本概念
有一(A 点
转角,设为
).
位移法第一种基本思路
利用转角位移 方程可得:
M AD M
M AC
3i
ql 2 8
M AB
4i
FP l 8
M AE
i
FP l 2
在此基础上,由图示结点平衡得 M 0
第一种基本思路
位移法思路(平衡方程法)
以某些结点的位移为基本未知量 将结构拆成若干具有已知力-位移(转角-位移) 关系的单跨梁集合 分析各单跨梁在外因和结点位移共同作用下 的受力 将单跨梁拼装成整体 用平衡条件消除整体和原结构的差别,建立 和位移个数相等的方程 求出基本未知量后,由单跨梁力-位移关系可 得原结构受力
超静定单跨梁的力法结果(3) 载
载 载
1
超静定单跨梁的力法结果(4) 载 形 形 载
超静定单跨梁的力法结果(5) 载 载 载
组合结构位移法
组合结构和桁架结构的位移法
练习题：
1．求解图示结构的内力。（桁架的轴力，受弯杆的弯矩）， 3I 1 A 已知， 2 16 m EA 10kN
EI 4m
EA 4m
组合结构和桁架结构的位移法
2．求解图示结构的内力。（桁架的轴力，受弯杆的弯矩）， 3I 1 A 已知， 2 16 m EA
组合结构和桁架结构的位移法与刚架的位移法在原理上是相同的仍然考虑的是刚结点的转角位移以及铰结点位移作为位移法变量
组合结构和桁架结构的位移法
组合结构和桁架结构的位移法与刚架的位移法在原理上是 相同的，仍然考虑的是刚结点的转角、位移以及铰结点位移作 为位移法变量。 例1．求解图示结构的内力。（桁架的轴力，受弯杆的弯矩）， 3 1 已知， A I 2
7.39
12.32
桁架结构的位移法
例2．求图示桁架结构的内力。EA=常数。
CH CV 解：1）位移法变量：
2）附加约束，求NP ，并求 R1P ，R2P R2P L
C D
P
A
L
B
R1P R1P= -P ，R2P=0
桁架结构的位移法
3 ）作N1、N2图，求 rij
r21 r11
r21 r11
r11
EI1
10kN EI 4m
EA 4m 4m
F
3i/L
BD 杆伸长 1
2 6i 6 EI r V V N N 0.298EI r12 0.375 EI 22 CF BE BA BD 2 L 16
EA 2 EA 2 EA ，BE 杆受力： （拉力） ；AB 杆受力： 1 4 2 2 8 4 2
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桁架结构的位移法
例2．求图示桁架结构的内力。EA=常数。
CH CV 解：1）位移法变量：
2）附加约束，求NP ，并求 R1P ，R2P R2P L A
C D
P
L
B
R1P R1移法
3 ）作N1、N 2图，求rij
r21 r11
r21 r11
r11
A
EA EA D 4m
B
EI EI E 4m C EI
10 kN 4m F
2）附加约束，作MP图，及NP图。并求R1P ，R2P *荷载的作用全部由附加支杆 承担。R1P=0 ，R2P= -10kN M P , NP
3 ）作M1、M 2图，求rij
R2P
R1P
3i r11
r21
4i
2i
i EI 7 EI 6i 6EI ， r11 7i 1.75EI ， r21 2 0.375EI 4 4 L 4
组合结构和桁架结构的位移法
练习题：
1．求解图示结构的内力。（桁架的轴力，受弯杆的弯矩）， 3I 1 A 已知， 2 16 m EA 10kN EI 4m
EA
4m
组合结构和桁架结构的位移法
2．求解图示结构的内力。（桁架的轴力，受弯杆的弯矩）， 3I 1 A 已知， 2 16 m
组合结构和桁架结构的位移法
组合结构和桁架结构的位移法与刚架的位移法在原理上是 相同的，仍然考虑的是刚结点的转角、位移以及铰结点位移作 为位移法变量。 例1．求解图示结构的内力。（桁架的轴力，受弯杆的弯矩）， 3 1 已知， A I 2
16 m
解：因为BE杆是受 弯杆件，所以，B 结点只能有水平位 移。 1）位移法变量： C CH
A
B C
EA/4
r22 r12 6i/L 受力图
EA/8
D E 侧移时的变形图 F 3i/L
BD 杆伸长1
2 6i 6 EI r V V N N 0.298EI r12 0.375EI 22 CF BE BA BD 2 L 16
2 EA EA 2 EA ，BE 杆受力： （拉力） ； AB 杆受力： 1 4 2 2 8 4 2
EA
EI1
10kN EI 4m
EA
4m 4m
NBA NBD VBE VCF
r22
组合结构的位移法
4）位移法方程 1.75EI C 0.375EI CH 0 0.375EI C 0.298EI CH 10 0 5）作M图。 2.16 1.08 8.62 12.32
45.95 C EI
CH
9.83 EI
5）依 N= N P N1 CH N 2 CV 求出各杆轴力
CH
1 2 2 PL 2 1 2 EA
CV
1 PL 2 1 2 EA
N CD
1 2 P 2 1 2
N BC
1 P 2 1 2
N AC
2 P 2 1 2
EA EA 2 2 EA 2 EA 1 L 2 2 L 4L 2L
r21
2 EA 4L
桁架结构的位移法
r22 由对称性， EA L 2 EA 4L
4）位移法方程
2 EA 2 EA CV P 0 1 CH 4 L 4 L 2 EA 2 EA CH 1 CV 0 4 L 4 L