飞机结构力学_第3章PPT课件
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相当于限制了结构绕A的转动和其它 方向的平动。
铰
单铰联后
x
α
β
N=4
y
两个自由刚片共有6个自由度
1个单铰 = 2个约束
两刚片用两链杆连接
C
B
N=4
x A
y
两相交链杆构成一虚铰，起2个约束
复铰：连接两个以上刚片的铰
N=5
复铰 等于多少个
单铰？
1连接m个刚片的复铰 = (m-1)个单铰
A
A
B
复刚结点
约束
减少自由度的装置。
曲杆，C =1
3.1.2 自由度与约束
可动铰支座
可动铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动及平行于基础 平面方向的平动，但在垂直于基础平 面方向上不能发生平动。 相当于限制了结构的一个平动。
3.1.2 自由度与约束
固定铰支座
固定铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动，但没有平行 于基础平面方向和垂直于基础平面方 向上的平动。
结构
在任意载荷作用下，系统的几何形状及位置 均保持不变的系统。不计材料弹性变形。
在加载瞬间，力不能 平衡，系统发生位移 ，几何可变。发生微 小位移后，不能继续 位移，几何不变。
瞬时几何可变系统
（instantaneously unstable system） 原为几何可变，经微小位移后转化为几何不变 的系统。
结构组成合理
瞬变结构
几种情况：
三杆汇交于一点
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
瞬变结构
几种情况：
三杆互相平行
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
瞬变结构
几种情况：
三个铰位于同一直线上
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
受并传递节点上的平面任意载荷。 受力系统按照其几何形状的可变性，分为：
几何可变系统； 几何不变系统； 几何瞬时可变系统
几何可变系统
（geometrically unstable system）
机构
在一般载荷作用下，系统的几何形状及位置 将发生改变的系统。
几何不变系统
（geometrically stable system）
CN–3
空间结构
CN–6
注意事项：
可将系统中的构件看成自由体，而将节点看成约束；也 可以将系统中的构件看成约束，而将节点看成自由体。
具有足够约束数是几何不变不可移动结构应具备的必要 条件。
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
具有足够约束数
举例：
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
m-1个
连接m个杆的 复刚结点等于多 少个单刚结点？
复链杆
2m-3个
连接m个铰的 复链杆
等于多少个 单链杆？
A 复链杆
带铰刚盘
B
连接m个铰的 复链杆或带铰刚盘
起多少个 约束呢？
C=2m-3
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
具有足够约束数
几何不变不可移动结构：
CN
几何不变可移动结构：
平面结构
瞬变结构
在工程中，不能采用瞬变体系作为结构使用，就是 接近瞬变体系的结构也不宜采用。
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
结构组成合理是结构具有几何不变性和不可移动性应 具备的充分条件。
结构组成分析方法：
掌握桁架结构、刚架结构和薄壁结构结构组成的常规方法 将结构中明显的几何不变部分，或经过分析确定是几何不
第3章 结构组成分析
3.1 结构组成分析方法 3.2 桁架结构的组成 3.3 刚架结构的组成 3.4 薄壁结构的组成
第3章 结构组成分析
3.1 结构组成分析方法 3.2 桁架结构的组成 3.3 刚架结构的组成 3.4 薄壁结构的组成
结构分类
按照几何状态分类
杆件结构
杆件长度远大于其它两个尺寸。
第二章教学内容总结
学习要求
了解一般弹性力学问题求解的基本方程和求解方法； 熟练掌握应变能和余应变能概念，会用基本变形应变
能公式进行简单计算； 理解广义力和广义位移概念，会证明常剪流矩形板和
变轴力杆的广义位移表达形式； 理解虚功原理和余虚功原理的物理意义，能够应用最
小位能原理和最小余能原理进行简单计算； 理解叠加原理和位移互等定理的物理意义。
薄壁结构（板壳结构）
薄壁构件厚度远小于其它两个尺寸——薄板、薄壳。
实体结构
三个方向的尺寸同量级。
结构分类
按照空间状态分类
平面结构
所有构件的轴线及载荷的作用线，均在同一平面内。
空间结构
结构组成分析的目的
判断该系统是否为几何不变系统，以决定其能否 作为工程结构使用。
研究并掌握几何不变系统的组成规则，以便合理 安排构件，设计出合理的结构。
3.1.2 自由度与约束
自由度
决定一物体在某一坐标系中的位置所需要的独立变量 的数目。
平面内一点
x
N=2
y
y
平面刚体——刚片
B
x
A
y
0 x
推算：平面杆件N = 3
N=3
思 考？
空间内的一点 有几个自由度？
空间刚体 有几个自由度？ 空间内的一根杆N＝？
N=3 N=6 N=5
3.1.2 自由度与约束
3.1.1 几何不变性与不可移动性
不可移动性
在任何载荷作用下，结构相对基础不发生刚体位移的 特性。
3.1.1 几何不变性与不可移动性
总结
将基础看成是结构的一部分，则几何不变性包含不可 移动性。
可移动的几何不变结构能够且只能承担平衡力系。 具有几何不变性和不可移动性的平面桁架结构才能承
变的部分视为刚盘或刚体，然后再用几何不变结构组成规 则分析它们之间的连接情况。
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
几何不变结构组成规则
对于几何不变结构，从总体上及从任何局部上，其约 束的安排都必须能完全消除其自由度。
根据系统的组成规则，确定结构的性质（静定结 构或静不定系统），以便选用相应的计算方法。
3.1.1 几何不变性与不可移动性
几何不变性
在任何载荷作用下，结构能保持其几何形状不变的特 性。具有几何不变性的结构是几何不变结构。
在某些特定Fra Baidu bibliotek荷作用下，某种结构能保持几何形状不 变，并不能说明它具有几何不变性。
平面固定铰支座相当于限制了结构的 两个平动。
空间固定铰支座相当于限制了结构的 三个平动。
3.1.2 自由度与约束
固定支座（固持）
固定支座的几何特征：
结构在固持端A处无平动和转动。 相当于限制了结构在A处的所有平动 和所有转动。
3.1.2 自由度与约束
定向支座
定向支座的几何特征：
结构只发生平行于基础平面一个方向 的平动，无转动。
铰
单铰联后
x
α
β
N=4
y
两个自由刚片共有6个自由度
1个单铰 = 2个约束
两刚片用两链杆连接
C
B
N=4
x A
y
两相交链杆构成一虚铰，起2个约束
复铰：连接两个以上刚片的铰
N=5
复铰 等于多少个
单铰？
1连接m个刚片的复铰 = (m-1)个单铰
A
A
B
复刚结点
约束
减少自由度的装置。
曲杆，C =1
3.1.2 自由度与约束
可动铰支座
可动铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动及平行于基础 平面方向的平动，但在垂直于基础平 面方向上不能发生平动。 相当于限制了结构的一个平动。
3.1.2 自由度与约束
固定铰支座
固定铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动，但没有平行 于基础平面方向和垂直于基础平面方 向上的平动。
结构
在任意载荷作用下，系统的几何形状及位置 均保持不变的系统。不计材料弹性变形。
在加载瞬间，力不能 平衡，系统发生位移 ，几何可变。发生微 小位移后，不能继续 位移，几何不变。
瞬时几何可变系统
（instantaneously unstable system） 原为几何可变，经微小位移后转化为几何不变 的系统。
结构组成合理
瞬变结构
几种情况：
三杆汇交于一点
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
瞬变结构
几种情况：
三杆互相平行
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
瞬变结构
几种情况：
三个铰位于同一直线上
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
受并传递节点上的平面任意载荷。 受力系统按照其几何形状的可变性，分为：
几何可变系统； 几何不变系统； 几何瞬时可变系统
几何可变系统
（geometrically unstable system）
机构
在一般载荷作用下，系统的几何形状及位置 将发生改变的系统。
几何不变系统
（geometrically stable system）
CN–3
空间结构
CN–6
注意事项：
可将系统中的构件看成自由体，而将节点看成约束；也 可以将系统中的构件看成约束，而将节点看成自由体。
具有足够约束数是几何不变不可移动结构应具备的必要 条件。
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
具有足够约束数
举例：
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
m-1个
连接m个杆的 复刚结点等于多 少个单刚结点？
复链杆
2m-3个
连接m个铰的 复链杆
等于多少个 单链杆？
A 复链杆
带铰刚盘
B
连接m个铰的 复链杆或带铰刚盘
起多少个 约束呢？
C=2m-3
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
具有足够约束数
几何不变不可移动结构：
CN
几何不变可移动结构：
平面结构
瞬变结构
在工程中，不能采用瞬变体系作为结构使用，就是 接近瞬变体系的结构也不宜采用。
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
结构组成合理
结构组成合理是结构具有几何不变性和不可移动性应 具备的充分条件。
结构组成分析方法：
掌握桁架结构、刚架结构和薄壁结构结构组成的常规方法 将结构中明显的几何不变部分，或经过分析确定是几何不
第3章 结构组成分析
3.1 结构组成分析方法 3.2 桁架结构的组成 3.3 刚架结构的组成 3.4 薄壁结构的组成
第3章 结构组成分析
3.1 结构组成分析方法 3.2 桁架结构的组成 3.3 刚架结构的组成 3.4 薄壁结构的组成
结构分类
按照几何状态分类
杆件结构
杆件长度远大于其它两个尺寸。
第二章教学内容总结
学习要求
了解一般弹性力学问题求解的基本方程和求解方法； 熟练掌握应变能和余应变能概念，会用基本变形应变
能公式进行简单计算； 理解广义力和广义位移概念，会证明常剪流矩形板和
变轴力杆的广义位移表达形式； 理解虚功原理和余虚功原理的物理意义，能够应用最
小位能原理和最小余能原理进行简单计算； 理解叠加原理和位移互等定理的物理意义。
薄壁结构（板壳结构）
薄壁构件厚度远小于其它两个尺寸——薄板、薄壳。
实体结构
三个方向的尺寸同量级。
结构分类
按照空间状态分类
平面结构
所有构件的轴线及载荷的作用线，均在同一平面内。
空间结构
结构组成分析的目的
判断该系统是否为几何不变系统，以决定其能否 作为工程结构使用。
研究并掌握几何不变系统的组成规则，以便合理 安排构件，设计出合理的结构。
3.1.2 自由度与约束
自由度
决定一物体在某一坐标系中的位置所需要的独立变量 的数目。
平面内一点
x
N=2
y
y
平面刚体——刚片
B
x
A
y
0 x
推算：平面杆件N = 3
N=3
思 考？
空间内的一点 有几个自由度？
空间刚体 有几个自由度？ 空间内的一根杆N＝？
N=3 N=6 N=5
3.1.2 自由度与约束
3.1.1 几何不变性与不可移动性
不可移动性
在任何载荷作用下，结构相对基础不发生刚体位移的 特性。
3.1.1 几何不变性与不可移动性
总结
将基础看成是结构的一部分，则几何不变性包含不可 移动性。
可移动的几何不变结构能够且只能承担平衡力系。 具有几何不变性和不可移动性的平面桁架结构才能承
变的部分视为刚盘或刚体，然后再用几何不变结构组成规 则分析它们之间的连接情况。
3.1.3 几何不变性和不可移动性的条件
几何不变结构组成规则
对于几何不变结构，从总体上及从任何局部上，其约 束的安排都必须能完全消除其自由度。
根据系统的组成规则，确定结构的性质（静定结 构或静不定系统），以便选用相应的计算方法。
3.1.1 几何不变性与不可移动性
几何不变性
在任何载荷作用下，结构能保持其几何形状不变的特 性。具有几何不变性的结构是几何不变结构。
在某些特定Fra Baidu bibliotek荷作用下，某种结构能保持几何形状不 变，并不能说明它具有几何不变性。
平面固定铰支座相当于限制了结构的 两个平动。
空间固定铰支座相当于限制了结构的 三个平动。
3.1.2 自由度与约束
固定支座（固持）
固定支座的几何特征：
结构在固持端A处无平动和转动。 相当于限制了结构在A处的所有平动 和所有转动。
3.1.2 自由度与约束
定向支座
定向支座的几何特征：
结构只发生平行于基础平面一个方向 的平动，无转动。