結(jié)構(gòu)力學第一章 緒論和構(gòu)造分析

1、結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics 1-4 1-4 幾何構(gòu)造分析的幾個概念幾何構(gòu)造分析的幾個概念 1-2 1-2 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖 1-3 1-3 結(jié)構(gòu)和荷載的分類結(jié)構(gòu)和荷載的分類 1-1 1-1 結(jié)構(gòu)力學任務(wù)和學習方法結(jié)構(gòu)力學任務(wù)和學習方法第一章第一章 緒論和構(gòu)造分析緒論和構(gòu)造分析 1-5 1-5 平面幾何不變體系的組成規(guī)律平面幾何不變體系的組成規(guī)律結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室22021年年11月月14日日12時時16分分 1-9 1-9 結(jié)語結(jié)語 1-7 1-7 空間體系的幾何構(gòu)造分析空間體系的幾何

2、構(gòu)造分析 1-8 1-8 幾何構(gòu)造與靜力特性的關(guān)系幾何構(gòu)造與靜力特性的關(guān)系 1-6 1-6 平面桿件體系的計算自由度平面桿件體系的計算自由度 習題分析習題分析結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室32021年年11月月14日日12時時16分分1-1 結(jié)構(gòu)力學任務(wù)及學習方法1、結(jié)構(gòu)的概念如：房屋結(jié)構(gòu)、 橋梁結(jié)構(gòu)、 水工結(jié)構(gòu)、 特種結(jié)構(gòu)。 建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu)，簡稱為結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室42021年年11月月14日日12時時16分分房屋結(jié)

3、構(gòu)常常州州大大學學體體育育館館常常州州大大學學教教學學主主樓樓結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室52021年年11月月14日日12時時16分分房屋結(jié)構(gòu)返返 回回結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室62021年年11月月14日日12時時16分分橋梁結(jié)構(gòu)重慶長江大橋重慶長江大橋趙州橋趙州橋澳門橋澳門橋虎門大橋虎門大橋結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室72021年年11月月14日日12時時16分分懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)-倫敦塔樓倫敦塔樓返返 回回斜拉結(jié)構(gòu)

4、斜拉結(jié)構(gòu)上海南浦大橋上海南浦大橋橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室82021年年11月月14日日12時時16分分水工大壩結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室92021年年11月月14日日12時時16分分返返 回回結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室102021年年11月月14日日12時時16分分特種結(jié)構(gòu)冷卻塔冷卻塔薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)會展中心會展中心薄膜結(jié)構(gòu)薄膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程

5、學院力學教研室112021年年11月月14日日12時時16分分特種結(jié)構(gòu)東東方方明明珠珠電電視視塔塔空間框架結(jié)構(gòu)空間框架結(jié)構(gòu)金字塔金字塔砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)返返 回回結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室122021年年11月月14日日12時時16分分結(jié)構(gòu)的分類(1)桿件結(jié)構(gòu) 由桿件組成的結(jié)構(gòu)（橫截面尺寸比長度小很多）。 如：梁、拱、桁架、剛架。桿件結(jié)構(gòu)桿件結(jié)構(gòu)剛架大跨廠房剛架大跨廠房 桿件結(jié)構(gòu)桁架南京長江大橋結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室132021年年11月月14日日12時時16分分薄殼結(jié)構(gòu)薄

6、殼結(jié)構(gòu)-悉尼歌劇院悉尼歌劇院 (2)板殼結(jié)構(gòu) 形狀是平面或曲面的結(jié)構(gòu)（厚度比長度和寬度小得多）。如：樓板、地下連續(xù)墻、殼體屋蓋。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室142021年年11月月14日日12時時16分分(3)實體結(jié)構(gòu)實體結(jié)構(gòu)長、寬、厚三個方向尺寸相當。長、寬、厚三個方向尺寸相當。如：如： 大壩、擋土墻。大壩、擋土墻。三峽工程三峽工程結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室152021年年11月月14日日12時時16分分某移動式醫(yī)院某移動式醫(yī)院 (4)薄膜結(jié)構(gòu)薄膜結(jié)構(gòu)將薄膜材料通過一定方式使

7、其內(nèi)部產(chǎn)生將薄膜材料通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，以形成某種空間結(jié)構(gòu)形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，拉應(yīng)力，以形成某種空間結(jié)構(gòu)形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。并能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其可分為張拉式薄膜結(jié)構(gòu)其可分為張拉式薄膜結(jié)構(gòu)(也稱帳篷結(jié)構(gòu)也稱帳篷結(jié)構(gòu))又稱預(yù)應(yīng)又稱預(yù)應(yīng)力薄膜結(jié)構(gòu)、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)。力薄膜結(jié)構(gòu)、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室162021年年11月月14日日12時時16分分3、結(jié)構(gòu)力學的研究對象及任務(wù)、結(jié)構(gòu)力學的研究對象及任務(wù) l 理論力學研究剛體的運動，不考慮物體本身的變形。理論力學研究剛體

8、的運動，不考慮物體本身的變形。l 材料力學、結(jié)構(gòu)力學和彈性力學都是討論結(jié)構(gòu)及其材料力學、結(jié)構(gòu)力學和彈性力學都是討論結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和動力反應(yīng)等問題構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和動力反應(yīng)等問題; l材料力學只研究單根桿件，結(jié)構(gòu)力學以桿件結(jié)構(gòu)為材料力學只研究單根桿件，結(jié)構(gòu)力學以桿件結(jié)構(gòu)為研究對象，彈性力學以實體結(jié)構(gòu)和板殼結(jié)構(gòu)為主要研究對象，彈性力學以實體結(jié)構(gòu)和板殼結(jié)構(gòu)為主要研究對象。研究對象。注：結(jié)構(gòu)力學只研究桿件結(jié)構(gòu)注：結(jié)構(gòu)力學只研究桿件結(jié)構(gòu).l 結(jié)構(gòu)力學與理力、材力、彈力的任務(wù)基本相同，但結(jié)構(gòu)力學與理力、材力、彈力的任務(wù)基本相同，但研究對象和側(cè)重點有所區(qū)別：研究對象和側(cè)重點有所區(qū)別

9、：1) 1) 結(jié)構(gòu)力學的研究對象結(jié)構(gòu)力學的研究對象結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室172021年年11月月14日日12時時16分分2 2） 結(jié)構(gòu)力學的任務(wù)結(jié)構(gòu)力學的任務(wù) 討論結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式討論結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式, , 確定結(jié)構(gòu)的計算簡圖。確定結(jié)構(gòu)的計算簡圖。 討論結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計算方法討論結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計算方法, , 以進行結(jié)構(gòu)的強度和剛以進行結(jié)構(gòu)的強度和剛度驗算。度驗算。 討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在動力荷載作用下的響應(yīng)。討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在動力荷載作用下的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州

10、大學機械工程學院力學教研室182021年年11月月14日日12時時16分分4、課程教學中的能力培養(yǎng)、課程教學中的能力培養(yǎng)1. 1. 分析能力分析能力 選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖的能力選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖的能力 力系平衡分析和變形幾何分析的能力力系平衡分析和變形幾何分析的能力 選擇計算方法的能力選擇計算方法的能力2. 2. 計算能力計算能力 對各種結(jié)構(gòu)進行計算或確定計算步驟的能力對各種結(jié)構(gòu)進行計算或確定計算步驟的能力; 對計算體系進行定量校核或定性判斷的能力對計算體系進行定量校核或定性判斷的能力; 初步具有使用結(jié)構(gòu)計算程序的能力。初步具有使用結(jié)構(gòu)計算程序的能力。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mecha

11、nics常州大學機械工程學院力學教研室192021年年11月月14日日12時時16分分3. 3. 自學能力自學能力 復(fù)習已學的知識復(fù)習已學的知識即精讀教材；即精讀教材； 攝取新的知識攝取新的知識即閱讀參考書即閱讀參考書; 理解、分析、概括、整理、運用所學知識。理解、分析、概括、整理、運用所學知識。4. 4. 表達能力表達能力 作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計算書書寫整潔。作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計算書書寫整潔。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室202021年年11月月14日日12時時16分分5、思考題、思考題1. 桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)與實體結(jié)構(gòu)的主要

12、差別是什么？桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)與實體結(jié)構(gòu)的主要差別是什么？2. 結(jié)構(gòu)力學、材料力學、彈性力學的研究對象的主要結(jié)構(gòu)力學、材料力學、彈性力學的研究對象的主要差別是什么？差別是什么？3. 常見的雨傘、降落傘和氣球各屬于那種（張拉式薄常見的雨傘、降落傘和氣球各屬于那種（張拉式薄膜結(jié)構(gòu)充氣式薄膜結(jié)構(gòu)）薄膜結(jié)構(gòu)？膜結(jié)構(gòu)充氣式薄膜結(jié)構(gòu)）薄膜結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室212021年年11月月14日日12時時16分分計算簡圖計算簡圖可以代替某一實際結(jié)構(gòu)用一個簡化的簡可以代替某一實際結(jié)構(gòu)用一個簡化的簡化圖形?；瘓D形。一、確定計算簡圖的原則一、確定計

13、算簡圖的原則（1） 從實際出發(fā)從實際出發(fā)計算簡圖要反映結(jié)構(gòu)的主要性能。計算簡圖要反映結(jié)構(gòu)的主要性能。（2）分清主次分清主次, ,略去細節(jié)略去細節(jié)計算簡圖要便于計算。計算簡圖要便于計算。二、二、 計算簡圖的簡化要點計算簡圖的簡化要點 多數(shù)情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將多數(shù)情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將實際空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。實際空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。1.1.結(jié)構(gòu)體系的簡化結(jié)構(gòu)體系的簡化1-2 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室222021年年11月月14日日12時時16分分f注意：注意：有些結(jié)構(gòu)

14、具有明顯的空有些結(jié)構(gòu)具有明顯的空間特征而不宜簡化成平間特征而不宜簡化成平面結(jié)構(gòu)。面結(jié)構(gòu)。eiei(代屋架桿）結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室232021年年11月月14日日12時時16分分2. 2. 桿件的簡化桿件的簡化 由于桿件的截面尺寸通常比桿件長度小得多，因由于桿件的截面尺寸通常比桿件長度小得多，因此在計算簡圖中，用軸線代替實際桿件。此在計算簡圖中，用軸線代替實際桿件。 注意：注意：當截面尺寸增大時（如超過長度的當截面尺寸增大時（如超過長度的14）,桿件用其軸線表示的簡化，將引起較大的誤差。桿件用其軸線表示的簡化，將引起較大的誤差。結(jié)

15、構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室242021年年11月月14日日12時時16分分鉸結(jié)點鉸結(jié)點3. 3. 桿件間連接的簡化桿件間連接的簡化桿件間的連接區(qū)簡化為結(jié)點桿件間的連接區(qū)簡化為結(jié)點(1) (1) 鉸結(jié)點：鉸結(jié)點：桿件間不能相對平動，但可以相對轉(zhuǎn)動；桿件間不能相對平動，但可以相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點具有結(jié)點具有x 向和向和 y 向反力，但無彎矩。向反力，但無彎矩。 (2) (2) 剛結(jié)點：剛結(jié)點：桿件間不桿件間不能相對平動，也不能相能相對平動，也不能相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點處既有對轉(zhuǎn)動；結(jié)點處既有x和和y 向反力，也有彎矩。向反力，也有彎矩。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學s

16、tructural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室252021年年11月月14日日12時時16分分(3) (3) 組合結(jié)點：組合結(jié)點： 同一結(jié)點處，有些桿件為剛結(jié)，有些為鉸接。同一結(jié)點處，有些桿件為剛結(jié)，有些為鉸接。組合梁（加勁梁）組合梁（加勁梁）計算簡圖計算簡圖組合結(jié)點組合結(jié)點結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室262021年年11月月14日日12時時16分分4. 4. 結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化(1) (1) 滾軸支座：滾軸支座： 可以水平移動和轉(zhuǎn)動，不能豎向移動；具有豎向反力?？梢运揭苿雍娃D(zhuǎn)動，不能豎

17、向移動；具有豎向反力。滾軸支座fy計算簡圖計算簡圖滾軸支座滾軸支座結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室272021年年11月月14日日12時時16分分(2) (2) 鉸支座鉸支座fxfyfxfy或瀝青麻刀屋架柱焊縫預(yù)埋鋼板鉸支座鉸支座結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室282021年年11月月14日日12時時16分分(3) (3) 定向支座定向支座(4) (4) 固定支座固定支座mfy細石混凝土結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室292021年年

18、11月月14日日12時時16分分5. 5. 材料性質(zhì)的簡化材料性質(zhì)的簡化6. 6. 荷載的簡化荷載的簡化 在結(jié)構(gòu)計算中，對組成各構(gòu)件的材料一般都假設(shè)為在結(jié)構(gòu)計算中，對組成各構(gòu)件的材料一般都假設(shè)為連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。的。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室302021年年11月月14日日12時時16分分例：桁架橋結(jié)構(gòu)的簡化例：桁架橋結(jié)構(gòu)的簡化結(jié)點原型結(jié)點原型計算簡圖計算簡圖桁架橋模型桁架橋模型橫截面橫截面荷載化簡荷載化簡結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics

19、常州大學機械工程學院力學教研室312021年年11月月14日日12時時16分分三、思考題三、思考題1. 什么是結(jié)構(gòu)的計算簡圖什么是結(jié)構(gòu)的計算簡圖? ?2. 如何選擇結(jié)構(gòu)的計算簡圖如何選擇結(jié)構(gòu)的計算簡圖? ?3. 將下簡化成計算簡圖。將下簡化成計算簡圖。abefcdabcdef結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室322021年年11月月14日日12時時16分分2) 拱拱： 軸線為曲線，其力學特點是在豎向荷載作用下軸線為曲線，其力學特點是在豎向荷載作用下能產(chǎn)生水平推力。能產(chǎn)生水平推力。 1. 1. 按幾何形狀分類按幾何形狀分類1) 梁梁：受彎構(gòu)件，

20、但在豎向荷載作用下不產(chǎn)生水平力；受彎構(gòu)件，但在豎向荷載作用下不產(chǎn)生水平力；其軸線通常為直線（有時也為曲線）。其軸線通常為直線（有時也為曲線）。 1-3 1-3 結(jié)構(gòu)的分類結(jié)構(gòu)的分類3) 桁架桁架：由多根直桿組成，且所有結(jié)點都是鉸結(jié)點；：由多根直桿組成，且所有結(jié)點都是鉸結(jié)點；其受力特點是各桿只受軸力。其受力特點是各桿只受軸力。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室332021年年11月月14日日12時時16分分5) 組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)：由多根桿件組成，：由多根桿件組成， 其中含有組合結(jié)點其中含有組合結(jié)點;各桿中有的桿件可產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，有的各桿

21、中有的桿件可產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，有的則只產(chǎn)生軸力。則只產(chǎn)生軸力。4) 剛架剛架：也由直桿組成，但：也由直桿組成，但結(jié)點中含有剛結(jié)點；各結(jié)點中含有剛結(jié)點；各桿均有可能產(chǎn)生彎矩、桿均有可能產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，但主要以剪力和軸力，但主要以受彎為主。受彎為主。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室342021年年11月月14日日12時時16分分2. 2. 按計算特點分類按計算特點分類 2) 超靜定結(jié)構(gòu)超靜定結(jié)構(gòu): 結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力由平衡條件不能唯一確定，而必須同時考慮內(nèi)力由平衡條件不能唯一確定，而必須同

22、時考慮變形條件才能唯一確定。變形條件才能唯一確定。1) 靜定結(jié)構(gòu)靜定結(jié)構(gòu) ：結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力可由平衡條件唯一確定。力可由平衡條件唯一確定。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室352021年年11月月14日日12時時16分分( (一一) )荷載的概念荷載的概念( (二二) )荷載的分類荷載的分類 荷載荷載是主動作用于結(jié)構(gòu)的外力。是主動作用于結(jié)構(gòu)的外力。 例如，結(jié)構(gòu)的例如，結(jié)構(gòu)的自重、自重、水壓力、土壓力、風載水壓力、土壓力、風載等，廣義的荷載還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)等，廣義的荷載還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的其他因

23、素（如：生內(nèi)力的其他因素（如：溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹縮縮等）。等）。3 3 荷載的分類荷載的分類 移動荷載：移動荷載：在結(jié)構(gòu)上的作用位置是移動的（如：汽在結(jié)構(gòu)上的作用位置是移動的（如：汽車荷載，吊車荷載）。車荷載，吊車荷載）。(1) (1) 按作用位置是否固定分類按作用位置是否固定分類 固定荷載固定荷載： 在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如：恒在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如：恒載、風載、雪載）。載、風載、雪載）。 結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室362021年年11月月14日日12時時16分分動力荷載：動力荷載：

24、隨時間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動，隨時間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動，因而慣性力的影響不能忽略（如：沖擊荷載、地因而慣性力的影響不能忽略（如：沖擊荷載、地震荷載等。車輛荷載、風荷載在通常的設(shè)計中視震荷載等。車輛荷載、風荷載在通常的設(shè)計中視為靜載為靜載, 但在特殊情況下按動載考慮）。但在特殊情況下按動載考慮）。靜力荷載：靜力荷載： 數(shù)量、位置、大小等不隨時間變化或變數(shù)量、位置、大小等不隨時間變化或變化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的振動，因而慣化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的振動，因而慣性力的影響可以忽略（如：恒載、雪載）。性力的影響可以忽略（如：恒載、雪載）。(2) (2) 按荷載作用的性質(zhì)分類按

25、荷載作用的性質(zhì)分類 結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室372021年年11月月14日日12時時16分分(3) (3) 按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類 間接荷載（結(jié)點荷載）間接荷載（結(jié)點荷載） 荷載不是直接作用而是通過荷載不是直接作用而是通過縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。直接荷載直接荷載 直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。 debac主 梁縱 梁橫 梁 (節(jié) 點 )f=1結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanic

26、s常州大學機械工程學院力學教研室382021年年11月月14日日12時時16分分思考題：識別下列桿系結(jié)構(gòu)梁梁剛架剛架剛架剛架組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)桁架桁架拱拱返返 回回結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室392021年年11月月14日日12時時16分分思考題思考題1. 移動荷載與動力荷載的主要區(qū)別是什么移動荷載與動力荷載的主要區(qū)別是什么?2. 恒載和活載對結(jié)構(gòu)的影響有何不同？恒載和活載對結(jié)構(gòu)的影響有何不同？ 答：答：恒載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的，內(nèi)力計算恒載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的，內(nèi)力計算時只需要將恒載按固定荷載作用于結(jié)構(gòu)上，再進行計時只需要將恒載

27、按固定荷載作用于結(jié)構(gòu)上，再進行計算即可；活載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的，由于活算即可；活載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的，由于活載的大小和位置是變化的，因此內(nèi)力計算時應(yīng)將活載載的大小和位置是變化的，因此內(nèi)力計算時應(yīng)將活載作用于結(jié)構(gòu)不同的位置分別計算，經(jīng)比較找出對結(jié)構(gòu)作用于結(jié)構(gòu)不同的位置分別計算，經(jīng)比較找出對結(jié)構(gòu)最不利的作用位置，再計算此時的內(nèi)力。最不利的作用位置，再計算此時的內(nèi)力。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics1-41-4 幾何構(gòu)造分析的幾個概念幾何構(gòu)造分析的幾個概念重點掌握內(nèi)容：重點掌握內(nèi)容： 1. 1. 結(jié)構(gòu)幾何組成規(guī)律分析的目的結(jié)構(gòu)幾何組成規(guī)律分析的目的 2. 2.

28、 基本概念：基本概念： 如：幾何不變體系、幾何可變體系、如：幾何不變體系、幾何可變體系、瞬變體系、自由度、約束瞬變體系、自由度、約束 3. 3. 幾何不變體系的組成規(guī)律幾何不變體系的組成規(guī)律 4. 4. 平面桿件體系自由度的計算平面桿件體系自由度的計算結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室412021年年11月月14日日12時時16分分 幾何不變體系幾何不變體系 在荷載作用下，不考慮材料在荷載作用下，不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀保持不變；應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀保持不變；n只有幾何不變體系才可以作為結(jié)構(gòu)。只有幾何不變體系才可以作

29、為結(jié)構(gòu)。n幾何組成分析的目的幾何組成分析的目的 判斷體系是否為判斷體系是否為幾何不變體系，以保證結(jié)構(gòu)能承受荷載并幾何不變體系，以保證結(jié)構(gòu)能承受荷載并維持平衡。維持平衡。一、幾何不變體系和幾何可變體系一、幾何不變體系和幾何可變體系幾何可變體系幾何可變體系 在很小荷載作用下，不考慮在很小荷載作用下，不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀也會改材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀也會改變；變；結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室422021年年11月月14日日12時時16分分二、二、自由度自由度1) 自由度自由度 體系在運動時，用來確定其位置所需要獨

30、立體系在運動時，用來確定其位置所需要獨立坐標的數(shù)目；坐標的數(shù)目； 平面內(nèi)一點平面內(nèi)一點 需需x、y坐標其位置，因此有兩個自由度；坐標其位置，因此有兩個自由度；2）體系的自由度數(shù)）體系的自由度數(shù) 體系獨立的運動方程數(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）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。自由度不大于零。n 平面內(nèi)剛體平面內(nèi)剛體需需x、y、a來確定其位置，因此有三個自由度；來確定其位置，因此有三個自由度；平面內(nèi)點的自由度平面內(nèi)點的自由度平面內(nèi)剛體的自由度平面內(nèi)剛體的自由度結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工

31、程學院力學教研室432021年年11月月14日日12時時16分分三、三、 約束約束一個鏈桿：一個鏈桿： 使自由度減少一，在相當于一個約束；使自由度減少一，在相當于一個約束；一個單鉸、鉸支座、定向支座：一個單鉸、鉸支座、定向支座： 使自由度減少二，相當使自由度減少二，相當 于兩個約束；于兩個約束； 一個剛性連接、固定端支座：一個剛性連接、固定端支座： 使自由度減少三，相當于使自由度減少三，相當于 三個約束三個約束；鏈桿鏈桿鏈桿支座鏈桿支座鉸連接鉸連接定向支座定向支座鉸支座鉸支座剛性連接剛性連接固定端支座固定端支座結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研

32、室442021年年11月月14日日12時時16分分1、平面體系的計算自由度、平面體系的計算自由度w w=3m-(3g+2h+b)其中：其中： m 剛片的個數(shù)；剛片的個數(shù)； g 單剛結(jié)點的個數(shù)；單剛結(jié)點的個數(shù)； h單鉸結(jié)點的個數(shù)；單鉸結(jié)點的個數(shù)； b 鏈桿的個數(shù)；鏈桿的個數(shù)； n個剛片之間的聯(lián)結(jié)相當于個剛片之間的聯(lián)結(jié)相當于n-1個單聯(lián)結(jié)。個單聯(lián)結(jié)。單鉸單鉸復(fù)鉸復(fù)鉸單剛結(jié)點單剛結(jié)點復(fù)剛結(jié)點復(fù)剛結(jié)點四、平面桿件體系的計算自由度四、平面桿件體系的計算自由度結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室452021年年11月月14日日12時時16分分2、平面鏈桿體

33、系的計算自由度、平面鏈桿體系的計算自由度w w=2j-b-s 其中：其中： j結(jié)點個數(shù)；結(jié)點個數(shù)； b鏈桿的個數(shù)；鏈桿的個數(shù)；s 支桿的個數(shù)支桿的個數(shù) 平面鏈桿體系的內(nèi)部可變度平面鏈桿體系的內(nèi)部可變度v v=2j-b-3 其中：其中： j結(jié)點個數(shù)；結(jié)點個數(shù)；b鏈桿的個數(shù)；鏈桿的個數(shù)；平面體系的內(nèi)部可變度平面體系的內(nèi)部可變度vv=3m-(3g+2h+3)結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室462021年年11月月14日日12時時16分分習題：求體系的計算自由度習題：求體系的計算自由度w323 72 930wmhb 323 82 1040wmhb

34、22 6840wjbs 3 42 440w 22 4440wjbs 3323 53 6912wmghb 結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室472021年年11月月14日日12時時16分分 3323 43 4 1010wmghb 33233 152 21 30vmgh 232 9 1530vjb 3323 122 1640wmghb 22 8 1240wjbs 結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室482021年年11月月14日日12時時16分分五、瞬變和常變體系五、瞬變和常變體系瞬變體系瞬變體系

35、 在某一瞬時可產(chǎn)生微小運動的幾何可變、經(jīng)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；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；從微小運動的角度來看是個可變體系； 瞬變體系的特點：瞬變體系的特點： 1) 必要的約束數(shù)不少，但約束的布置不必要的約束數(shù)不少，但約束的布置不合理，當發(fā)生微小位移后，約束的布合理，當發(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；置變得合理，就成為幾何不變體系；瞬變體系瞬變體系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。少有一個多余約

36、束。 微小運動后，就轉(zhuǎn)化為幾何不變體系微小運動后，就轉(zhuǎn)化為幾何不變體系 ； 結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室492021年年11月月14日日12時時16分分n常變體系；常變體系；不變體系不變體系常變體系常變體系瞬變變體常變變體為結(jié)構(gòu)）幾何可變何可變體系（有多余約多余約束超無多余約多余約束結(jié)構(gòu)）幾何不變何不變體系（不能作靜定結(jié)構(gòu)靜定結(jié)構(gòu)可作為體系 常常 變變 體體 系系 可以發(fā)生大位移的幾何可變體系?？梢园l(fā)生大位移的幾何可變體系。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室502021年年11月月14

37、日日12時時16分分六、瞬鉸（虛鉸）六、瞬鉸（虛鉸）瞬鉸瞬鉸 剛片的瞬時轉(zhuǎn)動中心，兩根鏈桿在某一瞬時剛片的瞬時轉(zhuǎn)動中心，兩根鏈桿在某一瞬時的作用相當于其交點處的一個鉸，該交點即為瞬鉸。的作用相當于其交點處的一個鉸，該交點即為瞬鉸。 瞬鉸的位置在運動過程中不斷改變。瞬鉸的位置在運動過程中不斷改變。 瞬鉸瞬鉸無窮遠瞬鉸無窮遠瞬鉸瞬鉸瞬鉸返返 回回結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室512021年年11月月14日日12時時16分分注意：注意：連接兩個剛片的兩根平行鏈桿所起的約束作用相當于連接兩個剛片的兩根平行鏈桿所起的約束作用相當于無無窮遠處的瞬鉸窮

38、遠處的瞬鉸。n體系中如有無窮遠的瞬鉸，體系中如有無窮遠的瞬鉸， 在幾何組成分析時，可采在幾何組成分析時，可采用影射幾何中關(guān)于無窮點和無窮線的結(jié)論：用影射幾何中關(guān)于無窮點和無窮線的結(jié)論：1. 每個方向都有且只有一個無窮遠點（即該方向各平每個方向都有且只有一個無窮遠點（即該方向各平行線的交點）行線的交點）,不同方向有不同的無窮遠點。不同方向有不同的無窮遠點。2. 各方向的無窮遠點都在一條廣義直線上。各方向的無窮遠點都在一條廣義直線上。3. 有限點都不在無窮線上。有限點都不在無窮線上。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室522021年年11月月14日

39、日12時時16分分 1-5 平面幾何不變體系的組成規(guī)律平面幾何不變體系的組成規(guī)律1. 點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式點與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式 規(guī)律規(guī)律1 ：一個剛片與一個結(jié)點用：一個剛片與一個結(jié)點用兩根鏈桿相連兩根鏈桿相連，且，且三個三個鉸不在一條直線上鉸不在一條直線上，則組成幾何不變整體，且沒有多余，則組成幾何不變整體，且沒有多余約束。約束。 上述裝置也稱為上述裝置也稱為二元體二元體 在一個體系上增加、撤除二在一個體系上增加、撤除二元體不改變體系的幾何組成；元體不改變體系的幾何組成； 稱為簡單的裝配稱為簡單的裝配格式。格式。簡單裝配簡單裝配v 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

40、變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。的整體等。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室532021年年11月月14日日12時時16分分規(guī)律規(guī)律2裝配裝配規(guī)律規(guī)律4裝配裝配2、兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式、兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式規(guī)律規(guī)律2 ：兩個剛片用：兩個剛片用一個鉸和一根鏈桿一個鉸和一根鏈桿相連，且相連，且三個鉸不三個鉸不在一直線在一直線上，則組成幾何不變整上，則組成幾何不變整體，體，且沒有多余約束。且沒有多余約束。兩個剛片用兩個剛片用三根鏈桿三根鏈桿相連，且相連，且三鏈桿不交于同一點三鏈桿不交于同一點，則組，則組成

41、幾何不變整體，且沒有多余約束。成幾何不變整體，且沒有多余約束。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室542021年年11月月14日日12時時16分分瞬變體系瞬變體系兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式（注意）兩個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式（注意） 常變體系常變體系聯(lián)結(jié)兩剛片的聯(lián)結(jié)兩剛片的三個鉸共線、三個鏈桿交于一點三個鉸共線、三個鏈桿交于一點或或彼彼此平行（不等長）此平行（不等長），組成，組成瞬變體系瞬變體系；聯(lián)結(jié)兩剛片的聯(lián)結(jié)兩剛片的三個鏈桿共用一頂點三個鏈桿共用一頂點或彼此或彼此平行且等平行且等長長，則組成，則組成常變體系常變體系。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structura

42、l mechanics常州大學機械工程學院力學教研室552021年年11月月14日日12時時16分分復(fù)合裝配格式復(fù)合裝配格式v 以上規(guī)律的每個鉸都可以用以上規(guī)律的每個鉸都可以用交于該鉸的兩根鏈桿代替交于該鉸的兩根鏈桿代替。v 聯(lián)結(jié)三剛片的聯(lián)結(jié)三剛片的三個鉸如在同一直線上三個鉸如在同一直線上，則組成，則組成瞬變體系瞬變體系。以上固定兩剛片的方式稱以上固定兩剛片的方式稱復(fù)合裝配格式復(fù)合裝配格式。規(guī)律規(guī)律3裝配裝配3、三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式、三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式規(guī)律規(guī)律3 ：三個剛片用：三個剛片用三個鉸三個鉸兩兩相連，且兩兩相連，且三個鉸不在同三個鉸不在同一直線上一直線上，則組成幾何不變的整體，且

43、沒有多余約束。，則組成幾何不變的整體，且沒有多余約束。規(guī)律規(guī)律3也稱為也稱為三角形規(guī)律三角形規(guī)律：一個鉸結(jié)三角形是沒有多余約：一個鉸結(jié)三角形是沒有多余約束的幾何不變體；束的幾何不變體；結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室562021年年11月月14日日12時時16分分3.三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式三個剛片之間的聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室572021年年11月月14日日12時時16分分體系組成的分析的步驟體系組成的分析的步驟從基礎(chǔ)出發(fā)進行裝配從基礎(chǔ)出發(fā)進行裝配 先將基礎(chǔ)視為基本剛片，

44、與周圍結(jié)點、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。體系。當基礎(chǔ)與體系的約束超過當基礎(chǔ)與體系的約束超過3時，時，常采用此裝配方式。常采用此裝配方式。 結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室582021年年11月月14日日12時時16分分2)從內(nèi)部剛片出發(fā)進行裝配從內(nèi)部剛片出發(fā)進行裝配先取體系內(nèi)部一個或幾個剛先取體系內(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

45、形成整個體系。步擴大基本剛片，直至形成整個體系。當基礎(chǔ)與體系的約束等于當基礎(chǔ)與體系的約束等于3時，時，一般采用此裝配方式。一般采用此裝配方式。 剛片剛片i i( (adc) )和和剛片剛片iiii( (bec) ) 由由 鉸鉸c和和鏈桿鏈桿de聯(lián)結(jié)成一幾何聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為不變的整體，可視為一大剛片一大剛片，與與基礎(chǔ)基礎(chǔ)用用三鏈桿固定三鏈桿固定。剛片剛片i i( (bcf) )和和剛片剛片iiii( (dea) ) 由由鏈桿鏈桿ab、cd、ef聯(lián)結(jié)成一聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為一幾何不變的整體，可視為一大大剛片剛片，與，與基礎(chǔ)基礎(chǔ)用用三鏈桿固定三鏈桿固定。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學str

46、uctural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室592021年年11月月14日日12時時16分分剛片i(abc)和剛片ii(ade) 由 鉸a和鏈桿cd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。去掉鏈桿去掉鏈桿ab或或cd，根據(jù)三角形，根據(jù)三角形規(guī)律，體系為一幾何不變的整規(guī)律，體系為一幾何不變的整體。因此整個體系為體。因此整個體系為有一個多有一個多余約束的幾何不變體系余約束的幾何不變體系。cabd結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室602021年年11月月14日日12時時16分分iiiiiiiiiiii3. 鏈

47、桿和剛片可以相互轉(zhuǎn)化。鏈桿和剛片可以相互轉(zhuǎn)化。有時把鏈桿作為剛片分析有時把鏈桿作為剛片分析, 有有時把曲桿或擴大的剛片看作鏈桿分析，三角形也并不總是時把曲桿或擴大的剛片看作鏈桿分析，三角形也并不總是被看作一個剛片，被看作一個剛片， 必要時應(yīng)把它拆分成鏈桿，必要時應(yīng)把它拆分成鏈桿， 甚至可以甚至可以把一種形式的剛片化為另一種形式的剛片。把一種形式的剛片化為另一種形式的剛片。i,iiioii,iiioi,iio三個剛片用三個剛片用三個鉸三個鉸兩兩相連，且兩兩相連，且三三個鉸不在同一直線上個鉸不在同一直線上，則組成幾何，則組成幾何不變體系。不變體系。i,iioi,iiioii,iiio三個剛片三個剛

48、片用三個鉸用三個鉸兩兩相連，且兩兩相連，且三三個鉸不在同一直線上，個鉸不在同一直線上，則組成幾何則組成幾何不變體系。不變體系。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室612021年年11月月14日日12時時16分分三剛片體系中虛鉸在無窮遠處的情況（1）一鉸無窮遠無窮遠虛鉸之兩平行鏈桿與另二鉸連線不平行，體系為幾何不變?nèi)羝叫?，體系為瞬變?nèi)羝叫校胰叩乳L，體系為常變結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室622021年年11月月14日日12時時16分分（2）兩鉸無窮遠兩無窮遠虛鉸之兩對平行鏈桿互不平行，體

49、系為幾何不變兩對平行鏈桿相互平行（四桿皆平行），體系為瞬變兩對平行鏈桿相互平行且相等，體系為常變結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室632021年年11月月14日日12時時16分分（3）三鉸無窮遠平面上所有無窮遠點均在同一直線上，體系是瞬變。若三對平行鏈桿又各自等長，體系是常變的。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室642021年年11月月14日日12時時16分分iii體系幾何構(gòu)造分析例題體系幾何構(gòu)造分析例題例例1-11-1三鉸不共線三鉸不共線，根據(jù)規(guī)律，根據(jù)規(guī)律3，體系為，體系為幾何不變體幾何

50、不變體系，且沒有多余約束。系，且沒有多余約束。iiii,iioi,iiioii,iiio結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室652021年年11月月14日日12時時16分分例例1-21-2三鏈桿三鏈桿1、2、3交于一點交于一點，根據(jù)規(guī)律根據(jù)規(guī)律4，體系為瞬變體系為瞬變體系。體系。ii1231234iiiiiii,iioi,iiioii,iiio三鉸不共線三鉸不共線，根據(jù)規(guī)律，根據(jù)規(guī)律3，體系為，體系為幾何不變體系，且沒有多余約束。幾何不變體系，且沒有多余約束。例例1-31-3i結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械

51、工程學院力學教研室662021年年11月月14日日12時時16分分例例1-41-4iiiiii123二元體二元體例例1-1-5 5結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室672021年年11月月14日日12時時16分分例例1-1-6 6規(guī)律規(guī)律3 ：三個剛片：三個剛片用用三個鉸三個鉸兩兩相兩兩相連，且連，且三個鉸不三個鉸不在同一直線上在同一直線上，則組成幾何不變則組成幾何不變的整體，且沒有的整體，且沒有多余約束。多余約束。i,iioi,iiioii,iiio例例1-1-7 7i,iiioii,iiioi,iio結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural

52、mechanics常州大學機械工程學院力學教研室682021年年11月月14日日12時時16分分例例1-1-8 8如果按圖(c)所示選取三角形cfde和agbe作為基本剛片，則將得出錯誤的結(jié)論。cfde和agbe是鉸結(jié)四邊形，為幾何可變，不能選作剛片。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室692021年年11月月14日日12時時16分分3、結(jié)論：體系幾何不變，無多余約束。1、拆去支座鏈桿，分析上部體系。2、在上部體系中拆去二元片，選取剛片、，如圖（b)所示。三個剛片之間的聯(lián)結(jié)符合三剛片規(guī)則。例例1-1-9 9結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural

53、mechanics常州大學機械工程學院力學教研室702021年年11月月14日日12時時16分分2、按兩剛片規(guī)則分析：取桿件ac和bd為基本剛片，在基本剛片上增加二元片后形成組合剛片和(圖(b)，i和之間由鉸d和不通過該鉸的鏈桿1和鏈桿2相聯(lián)。1、拆去支座鏈桿，分析上部體系。3、結(jié)論；體系幾何不變，有一個多余約束(鏈桿1或鏈桿2)。例例1-1-1010結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室712021年年11月月14日日12時時16分分 1、對圖(a)所示體系依次拆除二元片如圖(b)所示。3、結(jié)論體系幾何不變，無多余約束。討論：分析本例的常見錯誤

54、是按圖(c)所示選取剛片，顯然在剛片間缺少約束，而鏈桿db和bf以及b支桿未被使用。2、選取剛片、和，三個剛片由虛鉸（1，2）、（2，3）和（1，3）兩兩相聯(lián)。其中，虛鉸（1，3）為無窮遠，虛鉸（1，2）和虛鉸（2，3）的連線與形成無窮遠虛鉸（1，3）的平行線間有夾角。例例1-11-11 1結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室722021年年11月月14日日12時時16分分不在一條直線上的三個虛鉸兩兩相聯(lián)，滿足三剛片規(guī)則。結(jié)論：體系幾何不變，無多余約束。例例1-11-12 2例例1-11-13 3結(jié)論：瞬變結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structur

55、al mechanics常州大學機械工程學院力學教研室732021年年11月月14日日12時時16分分四、應(yīng)注意的問題四、應(yīng)注意的問題1) 1) 剛片必須是內(nèi)部幾何不變的部分。剛片必須是內(nèi)部幾何不變的部分。 不能把圖不能把圖a中的中的efgd取作剛片（圖取作剛片（圖b）g(b)egf(a)edfd3) 3) 判斷多余約束的個數(shù)時，內(nèi)部多余約判斷多余約束的個數(shù)時，內(nèi)部多余約束也應(yīng)考慮在內(nèi)。束也應(yīng)考慮在內(nèi)。2) 2) 在得出結(jié)論時在得出結(jié)論時, , 應(yīng)寫明體系的幾何構(gòu)造特性應(yīng)寫明體系的幾何構(gòu)造特性, , 還應(yīng)寫還應(yīng)寫明有幾個多余約束明有幾個多余約束. .矩形剛片有三個多余約束。矩形剛片有三個多余約

56、束。4) 4) 瞬變體系必有多余約束。瞬變體系必有多余約束。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室742021年年11月月14日日12時時16分分習題訓練習題訓練結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室752021年年11月月14日日12時時16分分結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室762021年年11月月14日日12時時16分分返返 回回結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室772021年年11月月1

57、4日日12時時16分分1-8 1-8 幾何構(gòu)造與靜力特性的關(guān)系幾何構(gòu)造與靜力特性的關(guān)系一、靜定結(jié)構(gòu)的靜力特性一、靜定結(jié)構(gòu)的靜力特性 無多余約束的不變體系稱為靜定結(jié)構(gòu)，在任意荷載下，它們的解答是唯一的，靜力特性是靜力平衡方程個數(shù)與未知約束力的個數(shù)相等，體系的全部反力和內(nèi)力，可由靜力平衡條件唯一確定。二、超靜定結(jié)構(gòu)的靜力特性二、超靜定結(jié)構(gòu)的靜力特性 有多余約束的不變體系稱為超靜定結(jié)構(gòu)，靜力特性是靜力平衡方程個數(shù)少于未知約束力的個數(shù)，體系的反力和內(nèi)力，無法由靜力平衡條件確定。對應(yīng)于任一荷載，能滿足平衡條件的有無數(shù)解，因而解答不是唯一的。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學

58、機械工程學院力學教研室782021年年11月月14日日12時時16分分三、可變體系的靜力特性三、可變體系的靜力特性 體系不能保持平衡，是可變的。靜力特性是靜力平衡方程個數(shù)多于未知約束力的個數(shù)，是無解的。四、瞬變體系的靜力特性四、瞬變體系的靜力特性nncaxycacacbxycbcbhbfffrrhbfffrr結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室792021年年11月月14日日12時時16分分當 時，0h 0cacbrr（1）當沒有豎向荷載fy，而只有水平荷載fx作用時nncaxycacacbxycbcbhbfffrrhbfffrr nn0000

59、caxcbxffff 不定值不定值 體系的反力和內(nèi)力不能由平衡條件確定，是超靜定問題。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室802021年年11月月14日日12時時16分分（2）當沒有水平荷載fx ，而只有豎向荷載fy作用時nncaxycacacbxycbcbhbfffrrhbfffrr nn00caycbxbffaff 體系的反力和內(nèi)力為無窮大，實際上是不可能的，因而體系不能保持平衡，是可變的。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室812021年年11月月14日日12時時16分分體系要保持平衡，必

60、定產(chǎn)生變形。2n2n11caycbybafflabffl假設(shè),220llab，則nn5.025cacbyfff兩桿應(yīng)變?yōu)?20.005aaa假設(shè)3號鋼s240 mpa,210 gpae3號鋼屈服點應(yīng)變96ss0.005 210 104.375240 10e桿件的應(yīng)力已超屈服極限，而實際變形也比這大很多。結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學structural mechanics常州大學機械工程學院力學教研室822021年年11月月14日日12時時16分分1. 幾何可變幾何可變體系是否在任何荷載作用下都不能平衡？體系是否在任何荷載作用下都不能平衡？ 六、習題分析六、習題分析提示：如圖。提示：如圖。 ff2. 有多余