考研结构力学|瞬时转动中心和弦转角在位移法系数求解中的应用

本站小编 知乎网/2020-03-08

 

瞬时转动中心和弦转角,是位移法求解含牵连位移的结构时,用来计算典型方程主、副系数以及自由项的有效方法。下面以一道牵连位移的入门题为例子进行讲解,这是很多初学者很头疼的问题,目前大多数参考书都没有用弦转角和瞬心来求解,而是用位移的几何关系来分解,这样不但速度慢而且要是对位移感觉不好的人来说很容易做错,可以与我所讲解的方法进行对比,增加自己的做题技巧!

1.用位移法求解图示结构的弯矩图,各杆 [公式] 常数,杆件长度如图所示。

解:这题看似很简单实际上还是有点综合的,首先判断基本未知量就很容易遗漏线位移。观察结构很容易发现[公式]点和[公式]点的线位移是牵连的,约束一个即可。所以,基本结构为下图所示:

对大多数人来说,[公式]图都没问题,那么[公式]图可能稍微有点问题,下面就用上面提到的两个概念来入手。首先对于两点线位移具有以下关系

那么其位移关系是利用瞬心的概念是很好确定的,再加上弦转角就就能一步解决,看下图解答步骤:

之后求出[公式][公式]图:

下面来求[公式],一般来讲都是瞬心取矩,这样轴力就通过瞬心,避免轴力带来的弯矩的影响。以下为求解过程:

那么对于[公式]图也是一个比较容易错的点:

[公式]图是没有弯矩的,因为对与滑动支座来说,他是不能滑动的,不能发生线位移也不能发生角位移,等效成固定端,所以无弯矩,则[公式]为0, [公式][公式] 的求法即可求出,最终弯矩图为:


上题为二连杆问题,下面介绍三连杆问题,这题的求解过程更为复杂,是斜杆中最难的一类题目,如果这道题你都能做对,那么斜杆与牵连位移的考点你就已经完全掌握了!前方高能:

2.列出下图所示结构的位移法典型方程,各杆 [公式] 常数。

解:很好判断基本未知量为一个线位移,一个角位移,基本体系如下:

[公式] 图好画:

那么 [公式] 图就需要做简单分析了:

首先位移关系和,和速度瞬心要找对,不然都是空谈,找出后,运用杆端弯矩和弦转角的关系即可算出中间斜杆弯矩,运用位移和半径的关系即可算出左端斜杆弯矩,具体如图所示:

[公式] 图也是无弯矩的:

对于 [公式][公式] 利用前面的求法即可顺利求解:

[公式] 求解过程:

[公式] 求解过程:

最终所有系数和自由项如图所示:


最后留下四连杆问题,请期待下回分解。更多精彩请关注

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