8-2、清华8-2c 试用位移法计算图示结构,并作力图。
题8-2c (a )方法一:列位移法典型方程解:(1)D 处定向支座与AD 段不平行,视为固定端。
AB 段剪力、弯矩是静定的,弯矩图、剪力图直接可以画出来,DA 杆D 端支座与杆轴线不平行,视为固定端。
结构只有一个转角位移法基本未知量。
基本结构如图(b)。
(2)建立典型方程:11110P k z R ⋅+=(3)画基本结构的P M 、1M 的弯矩图:如图(c) 、(d) 所示。
(4)利用结点的力矩平的平衡求系数:1110;k i =1P R P l =-⋅(5)将系数,自由项代入典型方程得z 1。
110P lz i⋅=(6)利用叠加法求各杆端的最后弯矩,如图(f ):11P M M M z =+⋅30.3()1040.4()20.2()101030.3()10AC AD DA AEP lM i Pl i P l P lM i Pl M i Pl i iP l M i Pl i⋅=+⋅=⋅⋅=+⋅==+⋅=⋅=+⋅=左拉上拉下拉右拉 方法二:转角位移法(c)ACMAB(d)(b)(e)Q ABF Q解:(1)确定结构的基本未知量。
有一个角位移z1,如图所示(b)。
(2)列杆端的转角位移方程:AB段剪力和弯矩静定,DA杆D端支座与杆轴线不平行,视为固定端。
C1111,,3,3,4,2 FAB AB A AE AD DAM Pl M Pl M i z M i z M i z M i z =-=-=⋅=⋅=⋅=⋅(3)根据刚结点的力矩平衡,列位移方程,求未知量z1:111100343010AB AC AD AEPl M M M M M Pl i z i z i z zi =→+++=→-+⋅+⋅+⋅=→=∑(4)将所求位移代回转角位移方程求各杆端力,并作结构的弯矩图,如图(c)所示。
C1111,,330.3,330.3,1010440.4,220.21010FAB ABA AEAD DAM Pl M PlPl PlM i z i Pl M i z i Pli iPl PlM i z i Pl M i z i Pli i=-=-=⋅=⨯==⋅=⨯==⋅=⨯==⋅=⨯=讨论;本题将D处的滑动支座改为与杆轴线平行。
(b)(e)(d)MAB(c)Q ABF Q解:(1)确定结构的基本未知量。
有一个线位移z1,如图所示(b)。
(2)列杆端的转角位移方程:AB段剪力和弯矩静定。
C1111,,3,3,,FAB AB A AE AD DAM Pl M Pl M i z M i z M i z M i z =-=-=⋅=⋅=⋅=-⋅(3)根据刚结点的力矩平衡,列位移方程,求未知量z1:1111003307AB AC AD AE PlM M M M M Pl i z i z i z z i=→+++=→-+⋅+⋅+⋅=→=∑ (4)将所求位移代回转角位移方程求各杆端力,并作结构的弯矩图,如图(c)所示。
C 1111,,3333,33,777711,7777F AB AB A AE ADDA M Pl M Pl Pl Pl M i z i Pl M i z i Pl i i Pl Pl M i z i Pl M i z i Pli i =-=-=⋅=⨯==⋅=⨯==⋅=⨯==-⋅=-⨯=- 类8-2 d 、试用位移法典型方程计算图示结构,并作力图。
4q =20k N /mq =20k N /m解:1)基本结构如图(b),有两个位移法未知量。
2)列典型方程:111122*********P P k z k z R k z k z R ⋅+⋅+=⎧⎨⋅+⋅+=⎩ 3)画基本结构在下述情况的弯矩图:荷载单独作用下的P M 图、只让刚臂1单独转过正的单位转角的1M 图以及只让刚臂2发生正的单位转角的2M 图,如图(c) 、(d) 、 (e)。
4)利用结点的力矩平衡,和横梁力的平衡求系数:(c):1225;0P P R R =-⋅=kN m ;(d):11125;2k i k i ==(e):21222;11k i k i ==5)将系数,自由项代入典型方程得z 1、z 2。
12275505151z z ii-==6)利用叠加法求各杆端的最后弯矩,如图(f ):2211z M z M M M P ⋅+⋅+=27550150217()()515127550150411.1()()515150003 2.9()()512755015248.1()()515127550154234.6()()5151AB BA BC BD DB DE M i kN m i i M i kN m i i M i kN m i M i i kN m i i M i i kN m i iM -=-+⋅+⋅=-⋅-=++⋅+⋅=⋅-=++⋅=-⋅-=-+⋅+⋅=-⋅-=++⋅+⋅=⋅左拉左拉上拉左拉左拉2755.4()()512755.4()()51ED i kN m i M i kN m i =⋅=⋅=-⋅=-⋅下拉下拉 3、清华5-3a 试用位移法典型方程计算图示结构,并作力图。
4i清华 题5-3(a )解:(1)DE 段剪力、弯矩是静定的,弯矩图、剪力图直接可以画出来。
结构有两个位移法基本未知量。
基本结构如图(b)。
(2)建立典型方程:111122*********0P Pk z k z R k z k z R ⋅+⋅+=⎧⎨⋅+⋅+=⎩(3)画基本结构在下述情况的弯矩图:荷载单独作用下的P M 图、只让刚臂1单独转过正的单位转角的1M 图以及只让附加连杆2发生正的单位线位移的2M 图,如图(c) 、(d) 、 (e)。
(4)利用结点的力矩平衡,和横梁力的平衡求系数:1230;0P P R R =-⋅=kN m ;1122122121567;;i ik i k k k l l====-(5)将系数,自由项代入典型方程得z 1、z 2。
1215060;2323lZ Z i i==(6)利用叠加法求各杆端的最后弯矩,如图(f ):2211z M z M M M P ⋅+⋅+=15066002 2.61()()23231506600410.43()()232315030310.43()()2320()()360007.83()()23AC CA CD DC DE BD i lM i kN m i l i i lM i kN m i l i M i kN m iM kN m M i lM kN m l i=+⋅-⋅=-⋅=+⋅-⋅=⋅=-+⋅=-⋅=⋅=-=+-⋅=-⋅左拉左拉上拉上拉左拉8-3c 、试用位移法典型方程计算图示刚架,并做弯矩图,EI =常量。
解:(1)外伸段剪力、弯矩是静定的,弯矩图、剪力图直接可以画出来。
结构有两个位移法基本未知量。
基本结构如图(b)。
(2)建立典型方程: 111122*********P P k z k z R k z k z R ⋅+⋅+=⎧⎨⋅+⋅+=⎩BA (d )(e )(b )lV (c )(a )(3)画基本结构在下述情况的弯矩图:荷载单独作用下的P M 图、只让刚臂1单独转过正的单位转角的1M 图以及只让附加连杆2发生正的单位转角的2M 图,如图(c) 、(d) 、 (e)。
(4)利用结点的力矩平衡,和横梁力的平衡求系数:12353104()30;1026.875248P P c R R ⨯⨯=⋅=-⨯--=-⋅:kN m kN m ;1111k i =(d )22122122624() 1.875;344i ie k i k k i =+===-(5)将系数,自由项代入典型方程得z 1、z 2。
11111221122112222122 2.097011330003 1.87526.875017.688P P Z k z k z R i z i z ik z k z R i z i z Z i ⎧=⎪⋅+⋅+=⋅-⋅+=⎧⎧⎪→→⎨⎨⎨⋅+⋅+=-⋅+⋅-=⎩⎩⎪=⎪⎩(6)利用叠加法求各杆端的最后弯矩,如图(f ):2211z M z M M M P ⋅+⋅+=2.097617.68817.5044.03()()42.09717.688303036.29()()AB CBi M kN m i i M i kN m i i=-+⨯-⨯=-⋅=+⨯-⋅=⋅左拉上拉2.0971217.6880836.29()()42.0971217.6880444.68()()4CD DCi M i kN m i i i M i kN m i i=+⨯-⨯=-⋅=+⨯-⨯=-⋅右拉左拉讨论:试用力法典型方程计算图示刚架,并做弯矩图,EI =常量。
图15-15(a )(d )x(e )(b )(c )解:(1)外伸段段剪力、弯矩是静定的,弯矩图、剪力图直接可以画出来。
结构有两个力法基本未知量。
基本结构如图(b)。
(2)建立典型方程:111122*********0P Pz z z z δδδδ⋅+⋅+∆=⎧⎨⋅+⋅+∆=⎩(3)画基本结构在下述情况的弯矩图:画荷载单独作用下的P M 图、两单位力分别单独的单位弯矩1M 图和2M 图,如图(c) 、(d) 、 (e)。
4)图乘求系数:12112215412111254570(204)6323311111330(408)(12541)22211482331181412033P P EI EI EI EI EI EI EIEI EIEI EI EI δδ⨯⨯⨯⨯∆=--⨯⨯⨯+=∆=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯=+=;5)将系数,自由项代入典型方程得x 1、x 2。
12111122112112222212825700044.03233022033036.2903P P x x x x x EI EI EIx x x x x EIEI EI δδδδ⎧⋅+⋅+=⎪⋅+⋅+∆==-⎧⎧⎪→→⎨⎨⎨⋅+⋅+∆==-⎩⎩⎪⋅+⋅+=⎪⎩ 6)利用叠加法求各杆端的最后弯矩,如图(f ):1212P M M M x M x =+⋅+⋅01(44.032)0(36.29)44.03()()5()()00(44.032)1(36.29)36.29()()00(44.032)1(36.29)36.29()()1251(44.032)1(36.29)44.68()()AB BA CB CD DC M kN m M kN m M kN m M kN m M kN m =+⨯-+⨯-=-⋅=⋅=+⨯--⨯-=⋅=+⨯-+⨯-=-⋅=--⨯--⨯-=-⋅左拉左拉上拉右拉左拉 8-4c 、试用位移法典型方程计算图示结构,并作力图。