题目
用力法计算下面图a所示的超静定结构,各杆EI=常数,选图b所示的力法基本体系,要求:(1)列出力法典型方程;(2)画,,图;(3)求出各系数及自由项。
用力法计算下面图a所示的超静定结构,各杆EI=常数,选图b所示的力法基本体系,要求:
(1)列出力法典型方程;
(2)画,,图;
(3)求出各系数及自由项。
题目解答
答案
解:
(1)
································(2分)
(2)作
图··············································(3分)
作
图·············································(3分)
作
图·············································(3分)
(3)
(2分) (2分) (2分)
(2分)
(1分)
解析
步骤 1:列出力法典型方程
对于超静定结构,我们使用力法来求解。力法的基本思想是将超静定结构转化为静定结构,然后通过附加的约束力来满足原结构的变形条件。对于本题,我们有2个多余约束,因此需要列出2个力法典型方程。方程的形式为:
${S}_{11}{X}_{1}+{\sigma }_{12}{X}_{2}+{\Delta }_{1p}=0$
${S}_{21}{X}_{1}+{\sigma }_{22}{X}_{2}+{\Delta }_{2p}=0$
其中,${S}_{ij}$是系数,${X}_{i}$是未知的多余约束力,${\Delta }_{ip}$是自由项。
步骤 2:画出${N}_{1}$, ${N}_{2}$, ${N}_{p}$图
为了计算系数和自由项,我们需要画出${N}_{1}$, ${N}_{2}$, ${N}_{p}$图。${N}_{1}$图是当${X}_{1}=1$, ${X}_{2}=0$时的弯矩图;${N}_{2}$图是当${X}_{1}=0$, ${X}_{2}=1$时的弯矩图;${N}_{p}$图是外荷载作用下的弯矩图。这些图将用于计算系数和自由项。
步骤 3:计算系数和自由项
系数${S}_{ij}$和自由项${\Delta }_{ip}$可以通过积分计算得到。对于本题,我们有:
${S}_{11}=\int_{0}^{L} \frac{N_{1}^{2}}{EI} dx$
${S}_{22}=\int_{0}^{L} \frac{N_{2}^{2}}{EI} dx$
${S}_{12}={S}_{21}=\int_{0}^{L} \frac{N_{1}N_{2}}{EI} dx$
${\Delta }_{1p}=\int_{0}^{L} \frac{N_{1}N_{p}}{EI} dx$
${\Delta }_{2p}=\int_{0}^{L} \frac{N_{2}N_{p}}{EI} dx$
其中,$L$是杆的长度,$N_{1}$, $N_{2}$, $N_{p}$是对应的弯矩图。
对于超静定结构,我们使用力法来求解。力法的基本思想是将超静定结构转化为静定结构,然后通过附加的约束力来满足原结构的变形条件。对于本题,我们有2个多余约束,因此需要列出2个力法典型方程。方程的形式为:
${S}_{11}{X}_{1}+{\sigma }_{12}{X}_{2}+{\Delta }_{1p}=0$
${S}_{21}{X}_{1}+{\sigma }_{22}{X}_{2}+{\Delta }_{2p}=0$
其中,${S}_{ij}$是系数,${X}_{i}$是未知的多余约束力,${\Delta }_{ip}$是自由项。
步骤 2:画出${N}_{1}$, ${N}_{2}$, ${N}_{p}$图
为了计算系数和自由项,我们需要画出${N}_{1}$, ${N}_{2}$, ${N}_{p}$图。${N}_{1}$图是当${X}_{1}=1$, ${X}_{2}=0$时的弯矩图;${N}_{2}$图是当${X}_{1}=0$, ${X}_{2}=1$时的弯矩图;${N}_{p}$图是外荷载作用下的弯矩图。这些图将用于计算系数和自由项。
步骤 3:计算系数和自由项
系数${S}_{ij}$和自由项${\Delta }_{ip}$可以通过积分计算得到。对于本题,我们有:
${S}_{11}=\int_{0}^{L} \frac{N_{1}^{2}}{EI} dx$
${S}_{22}=\int_{0}^{L} \frac{N_{2}^{2}}{EI} dx$
${S}_{12}={S}_{21}=\int_{0}^{L} \frac{N_{1}N_{2}}{EI} dx$
${\Delta }_{1p}=\int_{0}^{L} \frac{N_{1}N_{p}}{EI} dx$
${\Delta }_{2p}=\int_{0}^{L} \frac{N_{2}N_{p}}{EI} dx$
其中,$L$是杆的长度,$N_{1}$, $N_{2}$, $N_{p}$是对应的弯矩图。