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结构力学——力矩分配法分解

2 . 释放顺序是任意的,但通常先释放不平衡力矩较大的分 配单元(这样收敛快)
3 . 一般最终的杆端力矩与固端力矩是同量级的,要求精确 到三位有效数字,计算中取4位计算,以保证前三位的 精确度
第三节 多结点力矩分配法
计算的指导思想由两个步骤说明:
固定状态的计算(与单点固定一样)。
即刚臂→荷载→固端力矩→约束力矩;
100k0N
EI
1 EI
2 EI
0.43 0.57 0.57 0.43
-500 -1000
M3B=1000
例题:有支座移动(已知结点线位移)E=200GPa,I = 2500cm4
绘制弯矩图。
A
B
C
D
EI
EI
=1cm
10m
10m
10m
0.429 0.571
0.571 0.429
MF
3000
3000 -1500
2 . 不相邻 点可同时 释放.
例题:用力矩分配法求图示结构弯矩图(利用传递系数的概念) 。
A
EI
10m
1 EI
10m
100k0N 2 EI 3 B 3B是悬臂梁,
转动结点3 时,
10m 1m 悬臂可自由转
0.43 0.57 0.5 0.5 1 0
动,固其转动
MF
1000 刚度为零
或A
MF
100k0N
放松状态的计算(与单点放松不同)。
力矩的分配和传递是在远端约束已知的情况下进行的, 因此,分配单元的相邻结点不应同时放松。每次只能 放松一个结点,同时相邻结点保持固定,所以,整个 放松过程是轮流放松每一个结点来逐步完成的。
第三节 多结点力矩分配法
计算过程详述
⑴ 加入刚臂,锁住刚结点,将体系化成一组单跨超静定梁 (基本体系),计算各杆固端弯矩 MF,由结点力矩平 衡求刚臂内的约束力矩(称为结点的不平衡力矩),基 本体系与原结构的差别是:在受力上,结点1、2上多了 不平衡力矩;在变形上结点1、2不能转动.
M M F M M C
注3、由于内力只与各杆相 对刚度有关,故可用 相对值计算(EI 可取 任意值)
练习:用力矩分配法求图示结构弯矩图(利用传递系数的概念) 。
A EI
B
8m
10kN
EI C
6m
30kN.m
60kN.m
M
例题:用力矩分配法求图示结构弯矩图(利用传递系数的概念) 。
100 M 10 k0 N m
S AD M S
(A)
可以看出,刚结点A在外力偶荷载作用下,结点A上各杆在A
端的弯矩与各杆的转动刚度成正比,由此我们进入分配系

Aj
S Aj M
S
(
j
B、C、D)
( A)
定义:结点处,某杆的转动刚度与汇交于该结点的所有杆
件的转动刚度之和的比值。
特性:相交于的所有杆件的分配系数之和为1
弯矩分配:
近端弯矩=分配系数×结点弯矩 远端弯矩=近端弯矩×传递系数
分配 传递
M
1C
i 4i3ii
1/8
q ql2/8
B
1 ql2/4 C
2ql
ql2/4 A
3ql2/64 ql2/64
B
1 ql2/16 C
11ql2/32 A M
结点 B 杆端 B1
MF 0
分配 传递
0
M0
A
1
C
A1 1A 1B 1C C1
1/2 3/8 1/8
1/4 -1/4 -1/8 0 0
MCA 0
MDAiAD Z1
B
MBA MAB
CAB
1 2
MCA MAC
CAC
0
MDA MAD
CAD
1
MA' A
1
MAC
MAD
远端固定 C Aj 2 远端滑动 CAj 1 远端铰M支AB CAj 0
在等截面杆件中,弯矩传递系数C随远端的支承情况 而不同。三种基本等截面直杆的传递系数如下:
例题:用力矩分配法求图示结构弯矩图。
结构力学——力矩分配法分解
学习目的和要求
目的:力矩分配法是计算连续梁和无侧移刚架的一种实 用计算方法。它不需要建立和求解基本方程,直接得到杆 端弯矩。运算简单,方法机械,便于掌握。
要求:熟练掌握力矩分配法的基本概念与连续梁和无侧 移刚架的计算。掌握无剪力分配法的计算,了解用力矩分 配法计算有侧移刚架。
A EI
4m
MF
分 配 传 递
B
4m
EI C
6m
M
例题:用力矩分配法求图示结构弯矩图(EI=常数) 。
q
结点 B A
1
C
B
1
C
2ql
l
Al
l/2 l/2
杆端 B1 A1 1A 1B 1C C1
1/2 3/8 1/8
MF
S1B 3i S1A 4i S1C i
1A4i43iii 1/2 1B4i33iii 3/8
123 116
11.0 312 160 152
5 8 9 7 2 1941 6 0 6
6 243 .21 0 9 4 5 4 7 21.2
417130 76 208
M
…. …. ….
….
M
423423
1095 1095
21182118
1 . 为避免小 数运算,可 先将固端弯 矩扩大100倍; 对结果再缩 小100倍。
SAB =4i 1
SAB =3i 1
A
EI
B
A
B
l
SAB = i
1 A
SAB =0 1
B
A
B
远端固定,SAB = 4i;远端铰支,SAB = 3i 远端滑动,SAB = i;远端自由,SAB = 0
说明:在SAB中,A端是施力端,也称为近端,B端称为远端
杆端转动刚度不仅与杆件的线刚度i有关,而且与远端 的支承情况有关。
第一节 力矩分配法的基本概念
一、引言
对于超静定结构的内力计算,我们前面学习了两种基本的 方法—力法和位移法,二者的共同特点是都要建立和求解联立 方程组,当未知量太多时,计算量也相应的增大,同时,在求 得未知量后,还需要利用杆端弯矩的叠加公式求得杆端弯矩, 整个计算求解过程较繁琐。
为了寻求计算超静定刚架更简捷的途径,自20世纪30年代 以来,又陆续出现了各种渐近法,如力矩分配法、无剪力分配 法、迭代法等。而这些方法的理论基础都是位移法,共同特点 是避免了组成和解算典型方程,而以逐次渐近的方法来计算杆 端弯矩,其结果的精度随计算轮次的增加而提高,最后收敛于 精确值。
A
RB ' P RBP
B
C
最终状态:
q12kN/m
杆端弯矩=固端
A EI
B EI
C
弯矩+分配弯矩
10m
10m
+传递力矩
ql 2/12
ql 2/12 RBP100kNm
M A B10028.6128.6
q12kN/m
R BP
M B A 1 0 0 5 7 .1 4 2 .9 A
B
C
M BC042.942.9 MCB 0
固定状态:
q12kN/m
MA FB112ql2100kNm
MB FA100kNm
A EI
10m
B EI
C
10m
MB F CMC FB0
放松状态:
ql 2/12
ql 2/12 RBP100kNm
q12kN/m
R BP
A
B
C
不平衡力矩变号,再乘以
分配系数即为分配弯矩
M B AB A(R B P)57.1 M B CB C(R B P)42.9
A
RB ' P RBP
B
C
通常采用列 表方式计算
q12kN/m
A EI
10m
B EI
C
10m
0.571 0.429
M F 1 0 0 100 0
0
分 28.6

5 7 .1 42.9
0


M 1 2 8 .6 42.942.9
0
1用力矩分配法求图示结构弯矩图。
40kN q10kN/m
第三节 多结点力矩分配法
经过一轮固定与放松,变形曲线与实际变形曲线已比较接 近,但还不是实际的变形,因为刚臂上还残存约束力矩,需要 再次进行一轮固定、放松过程。由于每次放松都是将一个约束
力矩分解(因为 <1,C <1),所以几个轮回约束力矩就会
小到可以忽略了。通过逐渐逼近的方式直接求出杆端力矩。
1 . 变形逐渐趋于真实变形;刚臂反力逐渐趋于零。
A
EI
B
15
EI C
8m
6m
M
0.7 0.3
M F 100
50 0 0
分 配
传0

35 15 15
M 100
15 15 15
第三节 多结点力矩分配法
用力矩分配法计算多结点的连续梁和无侧移刚架, 只需人为制造只有一个分配单元的情形。
方法:先固定,然后逐个放松。应用单结点的基 本运算,就可逐步渐近求出杆端弯矩。
(3)弯矩传递系数和弯矩传递
传递系数C:表示当杆端发生转角时,杆件远端弯矩 与近端弯矩的比值。 当杆件的某一端发生转角时,在该端产生的弯矩称为 近端弯矩,另一端产生的弯矩称为远端弯矩。
远端弯矩与近端弯矩的比值称为弯矩传递系数。
C Aj
M jA M Aj
待分配力矩
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