《結(jié)構(gòu)力學(xué)》本科課件第二章

1、 第二章 結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造分析電子課件 首頁第二章 結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造分析目 錄基本要求了解：自由度、可變體系與不變體系、瞬變體系、瞬鉸的概念掌握：計算自由度的計算方法，能計算一般平面體系的自由度2-1-3 約束2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1-2 自由度2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系幾何不變體系 在荷載作用下，不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀保持不變；幾何可變體系 在很小荷載作用下，不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀也會改變；2-1-3 約束2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1-2 自由度2-1

2、基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系只有幾何不變體系才可以作為結(jié)構(gòu)。幾何組成分析的目的 判斷體系是否為幾何不變體系，以保證結(jié)構(gòu)能承受荷載并維持平衡。2-1-3 約束2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1-2 自由度2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系2-1-3 約束2-1-2 自由度2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系1）自由度體系在運動時，用來確定其位置所需要獨立坐標(biāo)的數(shù)目

3、；平面內(nèi)一點 需x、y坐標(biāo)其位置，因此有兩個自由度；平面內(nèi)剛體需x、y、a來確定其位置，因此有三個自由度；2-1-3 約束2-1-2 自由度2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系2-1-3 約束2-1-2 自由度2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系2）體系的自由度數(shù) 體系獨立的運動方程數(shù)；3）幾何可變體系的自由度大于零；幾何不變體系的自由度不大于零。2-1-3 約束2-1-2 自由度2-1-1 幾何

4、不變體系和幾何可變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系一個鏈桿： 使自由度減少一，在相當(dāng)于一個約束；一個單鉸、鉸支座、定向支座： 使自由度減少二，相當(dāng)于兩個約束；一個剛性連接、固定端支座： 使自由度減少三，相當(dāng)于三個約束；2-1-3 約束2-1-2 自由度2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系鏈桿鉸連接剛性連接2-1-3 約束2-1-2 自由度2-1-1 幾何不變體系和幾何可變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3

5、 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系鏈桿支座定向支座鉸支座固定端支座2-1-4 多余約束2-1-5 瞬變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系對體系的自由度（或幾何不變性）沒有影響的約束。多余約束的數(shù)目等于保證體系幾何不變可去掉最多約束的個數(shù)；2-1-4 多余約束2-1-5 瞬變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系一個多余約束2-1-4 多余約束2-1-5 瞬變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬

6、變體系兩個多余約束2-1-5 瞬變體系2-1-4 多余約束2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系瞬變體系 在某一瞬時可產(chǎn)生微小運動的幾何可變、經(jīng)微小為以后又成為幾何不變的體系； 從微小運動的角度來看是個可變體系； 微小運動后，就轉(zhuǎn)化為幾何不變體系 ；2-1-5 瞬變體系2-1-4 多余約束2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系瞬變體系2-1-5 瞬變體系2-1-4 多余約束2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系瞬變體

7、系的特點：1) 必要的約束數(shù)不少，但約束的布置不合理，當(dāng)發(fā)生微小位移后，約束的布置變得合理，就成為幾何不變體系；2) 在發(fā)生微小位移之前，體系具有自由度，因此瞬變體系至少有一個多余約束。2-1-5 瞬變體系2-1-4 多余約束2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系規(guī)律1 ：一個剛片與一個結(jié)點用兩根鏈桿相連，且三個鉸不在一條直線上，則組成幾

8、何不變整體，且沒有多余約束。上述裝置也稱為二元體 在一個體系上增加、撤除二元體不改變體系的幾何組成； 稱為簡單的裝配格式。2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系簡單裝配2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系凡本身幾何不變者均可視為剛片。如：基礎(chǔ)、桿件、擴大的幾何不變的整體等。

9、2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2 兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系規(guī)律1 ：兩個剛片用一個鉸和一根鏈桿相連，且三個鉸不在一直線上，則組成幾何不變整體，且沒有多余約束。規(guī)律2：兩個剛片用三根鏈桿相連，且三鏈桿不交于同一點，則組成幾何不變整體，且沒有多余約束。2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2 兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系以上固

10、定一剛片的聯(lián)結(jié)方式稱為聯(lián)合裝配格式。2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2 兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系聯(lián)合裝配格式規(guī)律2裝配規(guī)律4裝配2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2 兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系規(guī)律3 ：三個剛片用三個鉸兩兩相連，且三個鉸不在同一直線上，則組成幾何不變的整體，且沒有多余約束。規(guī)律3也稱為三角形規(guī)律：一個鉸

11、結(jié)三角形是沒有多余約束的幾何不變體；2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2 兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系以上規(guī)律的每個鉸都可以用交于該鉸的兩根鏈桿代替。聯(lián)結(jié)三剛片的三個鉸如在同一直線上，則組成瞬變體系。以上固定兩剛片的方式稱復(fù)合裝配格式。2-2-3 三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-2-2 兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 2-2-1 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系規(guī)律3裝配復(fù)合裝配格式2-

12、3 幾何構(gòu)造分析方法與實例2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系1)從基礎(chǔ)出發(fā)進(jìn)行裝配 先將基礎(chǔ)視為基本剛片，與周圍結(jié)點、剛體按基本裝配格式，逐步擴大基本剛片，直至形成整個體系。2)當(dāng)基礎(chǔ)與體系的約束超過3時，一般采用此裝配方式。2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例2-1 基本概念2-2

13、幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系3)從內(nèi)部剛片出發(fā)進(jìn)行裝配先取體系內(nèi)部一個或幾個剛片作為基本剛片，與周圍結(jié)點、剛體按基本裝配格式，逐步擴大基本剛片，直至形成整個體系。4)當(dāng)基礎(chǔ)與體系的約束等于3時，一般采用此裝配方式。 2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系剛片I(ADC)和剛片II(BEC) 由 鉸C和鏈桿DE聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為一大剛片，與基礎(chǔ)用三鏈桿固定。2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系剛片I(BCF)和剛片II(DEA) 由鏈桿AB、CD、EF聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為一大剛片，與基礎(chǔ)用三鏈桿固定。2-4 瞬變體系2-1 基本概念2-2 幾何不變體系的組成規(guī)律2-3 幾何構(gòu)造分析方法與實例目 錄2-4 瞬變體系幾何可變體系分：瞬變體系 和 常變體系；