平面几何不变体系的基本组成规律
讨论没有多余约束的,几何不变体系的组成规律。
(1)一个点与一个刚片之间的组成方式
一个点与一个刚片之间用两根链杆相连,且三铰不在一直线上,则组成无多余约束的几何不变体系。
(2)两个刚片之间的组成方式
两个刚片之间用一个铰和一根链杆相连,且三铰不在一直线上,或两个刚片之间用三根链杆相连,且三根链杆不交于一点,则组成无多余约束的几何不变体系。
(3)三个刚片之间的组成方式
三个刚片之间用三个铰两两相连,且三个铰不在一直线上,则组成无多余约束的几何不变体系。
实质——三角形规律
静定结构——无多余约束的几何不变体系
两种构造方式:
(1)从基础出发构造
(2)从内部刚片出发构造
平面几何不变体系的基本组成规律
讨论没有多余约束的,几何不变体系的组成规律。
(1)一个点与一个刚片之间的组成方式
一个点与一个刚片之间用两根链杆相连,且三铰不在一直线上,则组成无多余约束的几何不变体系。
(2)两个刚片之间的组成方式
两个刚片之间用一个铰和一根链杆相连,且三铰不在一直线上,或两个刚片之间用三根链杆相连,且三根链杆不交于一点,则组成无多余约束的几何不变体系。
(3)三个刚片之间的组成方式
三个刚片之间用三个铰两两相连,且三个铰不在一直线上,则组成无多余约束的几何不变体系。
实质——三角形规律
静定结构——无多余约束的几何不变体系
两种构造方式:
(1)从基础出发构造
(2)从内部刚片出发构造
约束:
结构是由各种构件通过某些装置组合成不变体系的,它的自由度应该等于或小于零。如果体系有了自由度,必须消除,消除的办法是增加约束。
那种能减少刚片自由度的装置就称为约束。
约束有三种:链杆(1个约束)、单铰(2个约束)和单刚结(3个约束)。
多余约束:对一个体系中增加一个约束,而体系的自由度并不因此而减少,则此约束称为多余约束。
要分清必要约束和非必要约束;多余约束是相对的。
瞬变体系:本来几何可变、经微小位移后又几何不变的体系。特征:从微小角度看为可变体系;瞬变体系一般存在多余约束。
常变体系:体系的位置和形状可以改变的体系,也是可变体系的一种。
瞬铰:从微小运动看,两根链杆所起的作用相当于在链杆交点处的一个铰所起的约束作用,此铰可称为瞬铰。
无穷远处的瞬铰:两根平行链杆所起的约束作用相当于无穷远处的瞬铰。
射影几何中关于 ∞点和∞线的四点结论:
每个方向上都有一个∞点(即该方向上各平行线的交点);
不同方向有不同的∞点;
各∞点都在同一直线上,此直线称为∞线;
各有限点都不在∞线上。
几何构造分析的目的主要是分析、判断一个体系是否几何可变,或者如何保证它成为几何不变体系,只有几何不变体系才可以作为结构。
几何可变体系:不考虑材料应变条件下,体系的位置和形状可以改变的体系。
几何不变体系:不考虑材料应变条件下,体系的位置和形状保持不变的体系。
只有几何不变体系可以作为结构,而几何可变体系是不可以作为结构的。
自由度
杆系结构是由结点和杆件构成的,我们可以抽象为点和线,分析一个体系的运动,必须先研究构成体系的点和线的运动。
描述几何体系运动时,所需独立坐标的数目,或几何体系运动时,可以独立改变的坐标的数目。
几何不变体系的自由度为零。
刚片:就是几何尺寸和形状都不变的平面刚体。
由于讨论体系的几何构造时是不考虑材料变形的,则可以把一根梁、一根柱、一根链杆甚至体系中已被确定为几何不变的部分都看作是一个刚片。
杆件结构的分类
梁:简支梁、悬挑梁、曲梁、多跨静定梁
拱:三铰拱、两铰拱、无铰拱
桁架
刚架
荷载的分类:
按荷载的分布:
面荷载如风荷载、雪荷载、雨荷载、水压力
体荷载如结构自重、温度荷载等
集中荷载如集中力、集中力矩等
恒荷载如结构自重和设备重量等
活荷载如人群荷载、雪荷载、雨荷载等
移动荷载如吊车荷载、汽车荷载、火车荷载等
按荷载作用在结构上的效果
静荷载如结构自重和设备重量等
动荷载如风荷载、地震荷载、冲击荷载等
铰支座:不能发生水平位移,竖直也不能位移,力可以在两个方向上分解。
定向支座:可水平位移,Y方向位移受到限制,也不可转动。
计算简图:对实际结构进行抽象和简化而得到的一个计算时所用的图形。
简化原则:正确反映结构的实际受力情况,使计算结果与实际情况比较吻合;略去次要因素,便于分析和计算。
简化要点:从大到小,从上到下。
杆件间连接的简化——结点的简化
铰结点;刚结点;组合连接
结构与基础间连接的简化——支座的简化
滚轴支座;铰支座;固定支座;定向支座
材料性质简化:将结构材料视为连续、均匀、各向同性、理想弹性或理想弹塑性。
荷载的简化:集中荷载与分布荷载。
结构:建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分。
结构的几何分类:杆件结构(狭义的结构);板壳结构;实体结构。
结构力学通常指杆件结构力学
结构力学主要研究结构在荷载作用下,其内力和变形的计算问题。
结构力学的任务具体包括:讨论结构的组成规律和合理形式,及计算简图的合理选择;讨论结构的内力和变形的计算方法,进行结构的强度和刚度的验算;讨论结构在动力荷载作用下的结构反应。
超静定拱的类型——两铰拱、无铰拱
力法总结:
1、力法解题步骤
2、力法的特点
3、力法计算超静定钢架注意事项
力法基本思路:将超静定问题转化为静定问题求解力法基本未知量、基本体系、基本方程。
位移法关键步骤的实施:
1、位移法典型方程的建立
2、系数和自由项的求解
3、弯矩图
节电位移的确定:位移法是以结点位移作为未知量。
结点:指杆件与杆件的交接处,不包括支座结点。
杆件:等截面的直杆,不能是折杆或曲杆。
无剪力分配发的应用条件:
一、两类钢架的区别
无侧移钢架——基本未知量只含结点角位移
有侧移钢架——基本未知既有节点角位移又有水平或竖向的线位移
二、两类钢架的解法
无侧移钢架——力矩分配法
有侧移钢架——无剪力分配法
超静定力的影响线求作方法:
1、静定和超静定结构影响线的制作【静力法】
2、用力发作超静定结构影响线【机动法】
3、机动法作超静定结构影响线的步骤
公式普遍性的讨论:
1、变形类型:轴向变形、剪切变形、弯曲变形。
2、变形原因:荷载与非荷载
3、结构类型:各种杆件结构
4、材料种类:各种变形固体材料
位移产生的原因:1、荷载;2、温度变化、材料胀缩;3、支座沉降、制造误差
计算位移的目的:1、刚度验算;2、超静定结构分析的基础
虚力原理:虚功原理的另一种应用形式,即虚设力系,
虚功原理的两个条件:1、平衡力系;2、符合约束的无限小的刚体体系位移。
两种应用:虚设位移-虚位移原理求静定结构内力;虚设力系-虚力原理求刚体体系的位移