位移法及力矩分配法优秀课件

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超静定结构内力计算.pptx

超静定结构内力计算.pptx

μ
MBC= 0.429×(-24) = -10.3kNm
传递弯矩:
c MCB= 0
c
MAB= 0.5×(-13.7) = -6.85kNm
最后杆端弯矩:
MCB= 0
MAB= MFAB+ MCAB = -66.85kNm
MBA= MFBA+ MμBA = 46.3kNm
MBC= MFBC+ MμBC = -46.3kNm
M
f AB
3 16
Pl
1 ql2 8
A
B
P A
3 Pl 16
B
M
f BA
3 16
Pl
1 ql2 8
A
B
M
f AB
1 8
ql 2
M
f BA
1 8
ql 2
第17页/共24页
1、计算各杆的固端 弯矩Mf
MfAB=0
M
f BA
1 8
ql 2=1/8×4×62=18
MfBC=-1/8PL=-1/8×30×6=-22.5 MfCB=1/8PL=1/8×30×6=22.5
所以,结点角位移的数目 等于该结构的刚结点数!
由于A、B、C为固定端支座,所以 其位移均已知为零,不需作为未知量; 而同一刚结点处各杆的杆端转角相等, 所以每个刚结点处只有一个独立的结 点转角未知量。故上图刚架只有一个 结点转角未知量。
第5页/共24页
2、独立结点线位移
在微弯状态下,假定受弯直杆两端之间距离在变形 前后保持不变,即杆长保持不变。
A
SAB = 3 i
B
A
SAB = i
θ =1
= B
A
B
当θ ≠ 1时: MAB = SAB θ

力矩分配法ppt课件

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Z1 MA'
D
A
Z1
Z1
C Aj

M jA M Aj
B
M BA 2iAB Z1 MCA 0 M DA iADZ1
M BA M AB
CAB

1 2
M CA M AC
C AC
0
M DA M AC

C
AC
1
MAC
MA' A
MAD
在等截面杆件中,弯矩传递系数 C 随远端的MAB支承情况而 不同。三种基本等截面直杆的传递系数如下:
一、单结点连续梁的力矩分配法
⑶放松刚臂,计算刚臂转动
A
Z1时结点的反力矩R11。
3m
M B A 4iZ1 SBAZ1
M B C 3iZ1 SBCZ1 R11 M B A M B C 0
A
基本体系
R11 (M B A M B C ) (SBA SBC )Z1
17
第7章 力 矩 分 配 法
§7.2 力 矩 分 配 法 的 基 本 原 理
⑵计算固端弯矩
20kN/m
100kN
M
F AB
ql 2
12
30 42
12
60.0kN m
A EI=1 B EI=2
92.6
C EI=1 D
M
F BA

60.0kN

m
M
F BC


Fl 8

1008 8
远端固定
C Aj
1 2
远端滑动 C Aj 1
远端铰支 CAj 0
7
第7章
力矩分配法

结构力学6位移法和力矩分配法

结构力学6位移法和力矩分配法


4、5、6 三个固定端都是不动的点,结点 1
2△
3△
1、2、3均无竖向位移。又因两根横梁其
长度不变,故三个结点均有相同的水平位 移△ 。Biblioteka FP456
(a)
事将实结上构,的图刚(a结)所点示(包结括构固的定独支立座线)都位变移成数
铰目结,点与(图成(为b)铰所结示体铰系结)体,则系使的其线成位为移几数何目不 变是添相加同的的最。少因链此杆,数实,用即上为为原了结能构简的捷独地立确
线定位出移结数构目的(独见立图线b)位。移数目,可以
7
(b)
返回
ZZ1 1
Z 1Z 1
FF11
CC
DD
CC
DD
FF22
BB
BB ZZ2 2
EE Z2Z2
EE
AA
FF
AA
FF
结构有四个刚结点——四个结点角位移。
需增加两根链杆, 2个独立的线位移。
位移法的基本未知量的数目为6个。
需注意:对于曲杆及需考虑轴向变形的杆件, 变形后两端之间的距离不能看作是不变的。
D l
l
1
FC
B
B
F
C
B B
l/ 2 l/2
A
l/ 2 l/ 2
三次超静定图示刚架
力 法:三个未知约束力。 位移法:一个未知位移(θB)。
l
力法与位移法必须满足的条件:
1.力的平衡; 2. 位移的协调; 3. 力与位移的物理关系。
位移法的基本假定:
(1)对于受弯杆件,只考虑弯曲变形,忽略轴向变形和剪切变形的影响。
例如 ( 见图a) 基本未知量三个。
2
3
5

第15章 位移法和力矩分配法

第15章  位移法和力矩分配法
θA=1 A
EI B i =EI/l
线刚度
l
M AB 4i M BA 2i
2i A 4i M图 B A 6i/l
VAB 6i / l VBA 6i / l
B 6i/l V图
A l
EI
B △=1
M AB 6i / l M BA 6i / l
6i/l A M图
VAB 12i / l 2 VBA 12i / l 2
2、基本未知量 基本未知量: 包括角位移和独立的结点线位移 在所有刚结点上加刚臂 在有结点线位移的方向上加连杆 角位移=刚结点数 独立线位移 =? ☆‘刚结点’变成铰,为使铰结体系几 何不变所需加的支杆数。
Z1
Z2
Z1
Z2
Z3
Z1 EI Δ1 EI q
Z2
Z3
EI
Z2 EI
q Z1
位移法的基本结构不唯一!!
△1
EI
q
EI
例1 用位移法计算图示连续梁
Z1
r
r11
3i
11
Z1+ R1F =0
R1
EI
q
EI
3i
2
r
11
=6i
R1F
ql 2 / 8
R1F
q
R1F ql2 / 8
ql 8
Z1 ql2 / 48i
M M1Z1 M F
ql2 / 16
MP
r11
3i
Z1=1 3i
M
M1
例2 用位移法计算图示连续梁,EI=常数。
B
MB
B
M BA

C
M BA BA ( M B ) 57.1

力法位移法力矩分配法

力法位移法力矩分配法

力法位移法力矩分配法《力法、位移法、力矩分配法:我的探索之旅》我呀,是一个对建筑结构特别感兴趣的小学生。

在我的小脑袋里呀,总是充满了各种各样关于房子、桥梁这些建筑怎么稳稳当当站立着的好奇想法。

今天呢,我就想和大家讲讲我正在学习的力法、位移法、力矩分配法,这就像是一场奇妙的冒险。

先说说力法吧。

我觉得力法就像是一个超级侦探在寻找真相。

你看,一座建筑受到各种各样的力,就像一群调皮的小怪兽在捣乱。

力法呢,就是要把这些力都搞清楚。

比如说,有一个大桥,上面有汽车在跑,风在吹,还有桥自身的重量。

这时候力法就登场了。

它会假设一些未知的力,就像在黑暗里猜宝藏在哪里一样。

然后呢,根据建筑的变形情况来找出这些真正的力。

这就好比我们玩猜谜语,根据谜面的一些提示,猜出正确的答案。

我记得有一次我和小伙伴们一起玩搭积木。

我们想搭一个超级高的大楼,可是搭到一半就倒了。

我当时就想啊,如果我会用力法就好了。

我就能算出每个小积木受到的力,知道怎么摆放它们才能稳稳当当的。

我就和小伙伴们说:“哎呀,咱们搭的这个就像一个没有规则受力的建筑,肯定会倒呀。

要是能像工程师叔叔阿姨那样会用力法,就不会这样啦。

”小伙伴们都似懂非懂地点点头。

再来说说位移法。

位移法在我眼里就像一个魔法。

想象一下,建筑就像一个有生命的巨人,当受到力的时候,它就会动一动,也就是产生位移。

位移法就是紧紧抓住这个位移的小尾巴,来弄清楚建筑内部的力是怎么分布的。

这就好比我们看一个会变形的机器人,它的每个关节动了多少,我们就能知道它内部的零件是怎么工作的。

我在书上看到一个例子,说有一个古老的钟楼,经过了很多年,有点倾斜了。

工程师们用位移法来研究这个钟楼,看看怎么去修复它。

我当时就想,哇,这也太神奇了吧。

我就跑去跟爷爷说:“爷爷,那个钟楼歪了,工程师叔叔用位移法就能知道怎么修呢。

”爷爷笑着说:“小家伙,你懂的还不少呢。

”我就特别得意,感觉自己像是掌握了一个大秘密。

最后就是力矩分配法啦。

6第六章 位移法和力矩分配法PPT课件

6第六章 位移法和力矩分配法PPT课件

FF QBA
15
第2节 位移法的基本原理
力法:是以结构的多余约束力作为未知量,
按照位移条件将多余约束力求出,然后再根 据平衡条件求解其他的约束力、内力 以及求 位移等等。
力法是将超静定结构化为静定结构来计算的。
位移法:是以结构的某些位移作为未知量, 利用变形协调条件,通过对超静定梁系的计 算建立平衡条件,求出结点位移,再根据内 力与位移之间的关系,确定结构的内力。
11F/16 -5F/16
B -ql2/8 0
5ql/8 -3ql/8
11
14、
A 1
A
EI
l
杆端弯矩
杆端剪力
B MAB
MBA FQAB
FQBA
i
-i
0
0
12
15、
a
A
F
b
EI
l
16、
q
A
EI
l
杆端弯矩
杆端剪力
B MAB
MBA FQAB
FQBA
-Fa(l+b)/2l -Fa2/2l F
0
a=0
-Fl/2
X1
B
X2 X1 =1
X2 =1
11
l EI
22
l3 3EI
12
l2 2EI
M2 Fa
1F
Fa2 EI
2F
Fa2 6EI
(3b2a)
F MF
4
F
A
aC
b
B
l
F
A
C
X1
B
X2
F ab 2
l2
F a 2b
l2
M
解得:
X1

第15章位移法和力矩分配法

第15章位移法和力矩分配法
12
练习:利用直接平衡法作图示结构弯矩图(各杆EI为常数)
ql
q
D
B A
q
B A
ql D
l
C
0.5l 0.5l l
l
C
l
l
ql
q
A
B
0.5l 0.5l
l
ql 2
C l
D
13
§15-5 直接平衡法有侧移刚架的计算
有侧移刚架——结点处不仅有 角位移,还有结点 线位移
A
? 基本未知量:结点角位移和线位移 ? 在杆件分析中,需考虑线位移的影响 ? 建立基本方程时,需增加与线位移相对应的平 衡方程
E
M AE
4. 位移法的基本要点
I. 位移法的基本未知量是结构的 结点位移 II. 位移法的基本方程是 平衡方程 III. 建立基本方程的步骤:
第一步, 拆——把结构拆成杆件,得出杆件的刚 度方程; 第二步, 拼——把杆件综合成结构,整体分析, 得出基本方程。 IV. 杆件分析是位移法的基础。杆件的刚度方程是位 移法基本方程的基础。 ——刚度法。
EI
EA
9
§15-4 直接平衡法—无侧移刚架的计算
无侧移刚架 4. 求出最终各杆端:弯结矩点上M只AB ?有2i ???角? 76位i ????移15 ?没?1有6.72线kN位?m 移
5.例作M1B内C:? 力3如i ????图图76i ???所? 9 示? ? 1连1.57续kN梁?m结M构BA,? 4i各???? 7杆6i ??? ?
5
§15-3 形常数和载常数
6
§15-2 位移法的基本未知量
1.基本未知量的选取
结点角位移 =刚结点的个数 结点线位移

15、位移法与力矩分配法

15、位移法与力矩分配法
θA
θB
∆ ∴ l = 2 (θ
A
+θB)
M AB = iθ A − iθ B M BA = − iθ A + iθ B
9
§15-2 等截面直杆的转角位移方程 15形常数——由单位杆端位移引起的单跨超静定杆的杆端力 由单位杆端位移引起的单跨超静定杆的杆端力 形常数 引起的单跨超静定杆的 单跨超静定杆
6i g M AB = 4iθ A + 2 iθ B − ∆ + M AB l 6i g M BA = 2 iθ A + 4 iθ B − ∆ + M BA l
Q AB
Q BA
6i 6i 12 i g θA − θ B + 2 ∆ + Q AB = − l l l 6i 6i 12 i g θA − θ B + 2 ∆ + Q BA = − l l l
基本结构
基本体系
基本未知量: 基本未知量: Z1 、Z2 、Z3 位移法基本结构——在有结点角位移处增加附加刚臂 位移法基本结构——在有结点角位移处增加附加刚臂、在有结点 在有结点角位移处增加附加刚臂、 线位移处增加附加链杆而得的单跨超静定杆的组合体。 线位移处增加附加链杆而得的单跨超静定杆的组合体。 位移法基本体系——在位移法基本结构上施加荷载及结点位移 位移法基本体系——在位移法基本结构上施加荷载及结点位移。 在位移法基本结构上施加荷载及结点位移。 位移法基本结构是唯一的。 位移法基本结构是唯一的。
超静定结构计算的两大基本方法是力法和位移法。 超静定结构计算的两大基本方法是力法和位移法。 计算的两大基本方法是力法 力法的特点:基本未知量——多余约束力; 多余约束力; 力法的特点:基本未知量 多余约束力 基本结构——静定结构; 静定结构; 基本结构 静定结构 基本方程——位移协调条件(变形协调条件)。 位移协调条件( 基本方程 位移协调条件 变形协调条件)。 位移法的特点:基本未知量 独立的结点位移; 位移法的特点:基本未知量——独立的结点位移; 独立的结点位移 一组单跨超静定杆的组合体; 基本结构——一组单跨超静定杆的组合体 基本结构——一组单跨超静定杆的组合体; 基本方程——静力平衡条件。 1、 静力平衡条件。 基本方程 静力平衡条件 2、 位移法分析中应解决的问题是: 位移法分析中应解决的问题是: 3、 确定位移法的基本未知量。 ①确定位移法的基本未知量。 确定单跨超静杆在各种因素作用下的杆端力。 ②“拆”:确定单跨超静杆在各种因素作用下的杆端力。 令附加约束中总的约束力为零、 ③“搭”:令附加约束中总的约束力为零、建立位移法 基本方程。 基本方程。
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3、远端传递弯矩的计算及传递系数 近端杆端分配弯矩可通过固端弯矩按比例分配得到, 而远端传递弯矩则可通过近端位移弯矩得到。
设:M BA C
M AB
MB ACMAB
式中C称为传递系数,
它只与远端约束有关。
远端为固定支座:
1 C=2
远端为铰支座: C =0
远端为双滑动支座: C = -1
远端为自由:
将未知量代回杆近端分配弯矩的表达式,得到:
M M B B A C SSB BA C S SB S B SB A B C (( M M B F B F)) MB D SBD SB SB D(MB F)
上式中括号前的系数称为分配系数,记作μ,即:
一个BA 杆 件S BS的AB 杆端B分C 配系SBS数CB等于自BD身杆S端BSD转B 动刚度
解 : 该梁只有一个刚节点B。 1. 查表求出各杆端的固端弯矩
M A FB F 8 l18 2 40 6k0N m
M
F BA
Fl 8
120 4 8
60 kN m
MCFB 0
M B FC q82l1 8 5423k0N m
2. 计算各杆的线刚度、转动刚度与分配系数
线刚度:
i AB
EI 4
iBC
2EI 4
EI 2
转动刚度:
SBA4iABEI
SBc3iBC3E2 I
分配系数:
BASBSABSABCEIE3IEI0.4
2
3EI
BCSBASBCSBCEI23EI0.6
2
B A B C0 .40 .6 1
3. 通过列表方式计算分配弯矩与 传递弯矩及杆端弯矩。
分配系数
MAB
0.4 0.6 MBA MBC
M B C M B C M B F C 3 i M B F C S B C M B FC
M B D M B M D B F D i M B F D S B D M B FD
式中:
M
F BA
ql 2 12
MBFC
3Fl 16
MBFD 0
显然,杆的近端位移弯矩为:
MB ASห้องสมุดไป่ตู้A MB CSBC MB DSBD
1、转动刚度(S)
定义:杆件固定端转动单位角位移所引起的力矩 称为该杆的转动刚度,(转动刚度也可定义为使杆 件固定端转动单位角位移所需施加的力矩)。
转动刚度与远端约束及线刚度有关
远端固定: 远端铰支: 远端双滑动支座: 远端自由:
S=4i S = 3i S=i S=0
(i为线刚度)
力矩分配法的基本思路
S BC 4 1 4
S BD 0
这里BD杆为近端固定,远端自由,属于静定结构,
转动刚度为0。
BA
3 3 4
0 .429
BC
4 3 4
0 .571
BD 0
2. 计算固端弯矩:
M
F BA
ql 2 8
20 42 40 kN m 8
刚节点B将产生一个转角位移
固端弯矩( MF ):是被约束隔离各杆件在荷载单独 作用下引起的杆端弯矩。
M B FM B FA M B FC M B FD
一般地
M
F B
不等于零,称为节点不平衡力矩。
现放松转动约束,即去掉刚臂, 这个状态称为放松状态 节点B将产生角位移,并在各杆端(包括近端
和远端)引起杆端弯矩,记作 M
除以杆端节点所连各杆的杆端转动刚度之和。
各结点分配系数之和等于1 BA BC BD 1
由此可知,一个节点所连各杆的近端杆端分配 弯矩总和在数值上等于节点不平衡力矩,但符 号相反,即:
MB AMB CMB D SBSBA(MBF)SBSBC(MBF)SBSBD(MBF) (MBF)
而各杆的近端分配弯矩是将不平衡力矩变号后 按比例分配得到的。
C =0
转动刚度与传递系数表
约束条件 近端固定、远端固定 近端固定、远端铰支
近端固定、远端双滑动 近端固定、远端自由
转动刚度S
4i
3i
-i
0
传递系数C 1/2 0
-1 0
用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架
力矩分配法的计算步骤如下: 1. 确定分配结点;将各独立刚节点看作是锁定 的(固定端) ,查表13.1得到各杆的固端弯矩。 2. 计算各杆的线刚度、转动刚度S,确定刚节点 处各杆的分配系数μ。并注意每个节点处总分配 系数为1。 3. 计算刚节点处的不平衡力矩,将节点不平衡 力矩变号分配,得近端分配弯矩。 4. 根据远端约束条件确定传递系数C,计算远 端传递弯矩。
由B节点的力矩平衡条件 ΣM = 0得:
M B AM B CM BD 0
S B A M B F A S B C M B F C S B D M B F D 0
解得未知量θ为:
(MB FC MB FC MB F)C(MB F)
SBA SBC SBD SB
解得的未知量代回杆近端位移弯矩的表达式, 得到:
MCB
固端弯矩
分配传递计算 递弯矩
杆端弯矩
- 60
60 - 30
0
-6
12 - 18
0
(C=1/2)
(C= 0)
- 66
48 - 48
0
4. 叠加计算,得出最后的杆端弯矩,作弯矩图。
例13.5 用力矩分配法求图无结点线位移刚架的 弯矩图。
解 :1. 确定刚节点B处各杆的分配系数
S BA 3 1 3
5. 依次对各节点循环进行分配、传递计算,当误 差在允许范围内时,终止计算,然后将各杆端的 固端弯矩、分配弯矩与传递弯矩进行代数相加, 得出最后的杆端弯矩;
6. 根据最终杆端弯矩值及位移法下的弯矩正负 号规定,用迭加法绘制结构的弯矩图。
例13.4 用力矩分配法求 图13.16(a)所示两跨连续梁的弯矩图。
位移法及力矩分配法
力矩分配法
力矩分配法的基本概念
力矩分配法是在位移法基础上发展起来的一种数 值解法,它不必计算节点位移,也无须求解联立 方程,可以直接通过代数运算得到杆端弯矩。 力矩分配法的适用对象: 是连续梁和无节点线位移刚架。 内力正负号的规定: 同位移法的规定一致。
杆端弯矩使杆端顺时针转向为正, 固端剪力使杆端顺时针转向为正。
则固端弯矩与位移弯矩的代数和就是最终杆端弯矩。
2、近端位移弯矩的计算及分配系数 AB杆:远端为固定支座,转动刚度SBA = 4i BC杆:远端为铰支座,转动刚度SBC = 3i BD杆:远端为双滑动支座,转动刚度SBD = i
各杆近端(B端)的杆端弯矩表达式:
M B M A B M A B F 4 A i M B F S A B A M B FA
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