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, 杆 ,其余各杆 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, 点角位移, 点竖向线位移, 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 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,过程如下:
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。
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最后弯矩图 图如下:
法二:基本体系二:以 点角位移为基本未知量,难点是剪力平衡,过程如下:
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 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。
2.用位移法计算图示结构并作 图(烟台大学2008年真题)。
解:根据局部变形图,找出位移牵连关系, 点转角位移, 点转角位移, 点竖向线位移为牵连位移,只有一个独立位移。
法一:基本体系一:取 点角位移为基本为质量,过程如下:
法二:基本体系二:以 点转角为基本未知量,过程如下:
法三:基本体系三:以 点竖向线位移为基本未知量,过程如下: