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结构力学习题详解及挠曲线方程推导

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:在临界状态下结构新的平衡形式如图所示。设挠曲线方程为:排架的应变能为:外力势能为:结构的总势能:由势能驻值定理:及a1≠0可得:①当n=0时,②当n=1时,③当n=∞时,挠曲线方程为y=a1x2(a-x),则:

结构力学习题详解及挠曲线方程推导

【解】 (1)静力法:原结构具有无限个稳定自由度,可简化为如图(a)所示的结构。其中,

在临界状态下结构新的平衡形式如图(b)所示。

杆件任一截面的弯矩为:M=-FP·(Δ-y)+FR·(a-x)

由挠曲线近似微分方程:EI1y″=-M=FP(Δ-y)-FR(a-x)

即:EI1y″+FP·y=-kΔ(a-x)+FP·Δ

,在上式两边同时除以EI1,得:

设微分方程的通解为:

初始条件为:

代入后可得:

在临界状态下,A、B 和Δ 不全为0,故系数行列式应为0,即:

将上式展开,并代入FP2·EI1,得稳定方程为:

①当n=0时,I2=0,此时可求得:

②当n=1时,I2=I1,此时稳定方程为:

通过试算可得:(www.xing528.com)

③当n=∞时,I2=∞,此时原结构可简化为图(c)所示结构。

通过试算可得:

(2)能量法:原结构可简化为图(d)所示结构。

在临界状态下,结构新的平衡形式如图(e)所示。

设挠曲线方程为:

排架的应变能为:

外力势能为:

结构的总势能:

由势能驻值定理:及a1≠0可得:

①当n=0时,

②当n=1时,

③当n=∞时,挠曲线方程为y=a1x2(a-x),则:

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