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结构力学习题详解:几个重要概念

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:平面内一个连接n个刚片的复铰相当于(n-1)个单铰,可减少2(n-1)个自由度。b.按照构成铰的不同方式,可分为实铰和虚铰。图2-1在进行几何构造分析时,虚铰和实铰具有同等作用。由两根链杆相交形成的铰,要求这两根链杆连接的是同一组刚片,且每根链杆不能重复使用。③W <0,表明体系具有多余的约束装置,但若体系布置不合理,仍有可能为几何可变。

结构力学习题详解:几个重要概念

(1)刚片:平面体系中不变形的刚体。

(2)自由度:是指体系可能存在的运动方式的数目,即运动时的自由程度。也可以说是确定体系位置所需的独立坐标数。

(3)约束:可减少平面体系运动自由度的装置。

常见的约束装置有:链杆和铰。

①链杆:是指仅在两端用铰与别的部件相连的刚性杆。

②铰:

a.按照连接刚片的数目,可分为单铰和复铰。

单铰:仅连接两个刚片的铰。平面内的一个单铰为两个约束,可减少两个自由度。

复铰:连接三个或三个以上刚片的铰。平面内一个连接n(n ≥3)个刚片的复铰相当于(n-1)个单铰,可减少2(n-1)个自由度。

b.按照构成铰的不同方式,可分为实铰和虚铰。

实铰:由两根链杆直接交于一点形成的铰。如图2-1(a)中的铰A。

虚铰:由两根链杆的延长线相交于一点而形成的铰。如图2-1(b)中的铰B。

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图2-1

【注意】 在进行几何构造分析时,虚铰和实铰具有同等作用。由两根链杆相交形成的铰,要求这两根链杆连接的是同一组刚片,且每根链杆不能重复使用。如图2-1(c)所示,由链杆1、2相交形成铰A,而链杆3和4相交形成的B 并不是铰,因为链杆3、4分别连接两组不同的刚片。

(4)计算自由度:

通用公式:W=3m-(2h+r)

式中,m 为刚片数;h为单铰数(复铰可换算成单铰);r为链杆数。

对于纯铰接杆系:W=2j-(b+r)

式中,j为铰结点数;b为铰接杆件数;r为支座链杆数。

平面体系的计算自由度分析结果,一般有以下三种情况:

①W >0,表明体系缺少必要的约束装置,仍有运动的趋势,体系一定几何可变(常变)。

②W=0,表明体系已具备必要的约束装置,但若体系布置不合理,有可能为几何可变。

③W <0,表明体系具有多余的约束装置,但若体系布置不合理,仍有可能为几何可变。

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