材料力学第12章静不定结构

1第十二章静不定结构§12.1静不定结构概述§12.2用力法解静不定结构§12.3对称及反对称性质的利用2§12.1静不定结构概述受力结构:分为桁架、刚架、梁、混合结构（杆－梁结构和杆－刚架结构）㈠超静定结构：未知力不能由静力平衡方程完全求出的结构外静不定：支反力不能由静力平衡方程完全求出的结构3内静不定：杆件内力不能由静力平衡方程完全求出的结构㈡多余约束及识别超静定：几何不变结构:梁只有变形引起的位移,无刚体位移或转动。⒈多余约束：对维持结构几何不变来说是多余的＝对超静定结构而言是多余的4⒉判别：⑴几何不变结构：解除多余约束并使原结构几何不变。解除多余约束的数量=静不定次数⑵比较法（与静定结构比较）⑶静不定次数=所有未知力数－所有独立静力平衡方程数5⒊基本静定系(静定基)解除静不定结构的某些约束后得到的静定结构,称为原静定结构的基本静定系统或静定基基本静定系可以有不同的选择,不是唯一的6§12.2用力法解静不定结构力法：以多余约束力为基本未知量，将变形或位移表示为未知力的函数，通过变形协调条件作为补充方程求来解未知约束力，这种方法称为力法一、一次超静定例：安装尾顶针的工件7静定基0XP111101111XP11111XX“力”未知量――力法正则方程受力图―＞静定基图―＞外力图―＞单位力图分析动画9解：1.为一次静不定2．选择图示的静定基01111PX3.计算系数用莫尔积分allPaX32321EIldxEIxMxMl3)()(311)3(6)()(21alEIPadxEIxMxMlP10注意符号及下标的记法，未知力始终用X加下标表示。未知力求出后求其他内力只需对静定基求内力未知力求出后求其他位移只需对静定基求位移11解题步骤：1．绘图：受力图、静定基图、外力图、单位力图2．列出平衡方程（对静定基而言）3．列出正则方程（几何方程）4．求δ11、Δ1P5．解方程求出未知力6．再求超静定系统的内力、位移例题22二、高次静不定、正则方程23000333323213123232221211313212111PPPXXXXXXXXXjiij由互等定理：例题27§11.3对称及反对称性质的利用㈠概念：⒈对称载荷：对称结构，若载荷作用的位置、大小、方向也对称于结构的对称轴28⒉反对称载荷：对称结构，若载荷作用的位置、大小对称，方向反对称⒊内力分成：对称内力、反对称内力对称的内力：M、N反对称的内力：Q29⒋位移分成：对称的位移、反对称的位移反对称的位移θ对称的位移δy对称与反对称性质的利用：用于超静定问题的降次即方程的减少30证明01313212111PXXX02323222121PXXX03333232131PXXX如图所示㈡对称性31033lPPdxEIMM0313113ldxEIMM0323223ldxEIMM03303X01212111PXX02222121PXX结论：受对称载荷，对称截面上反对称的内力为零32㈢反对称33而正则方程为0XP33330XX2133P33X/结论：受反对称载荷，对称截面上对称的内力为零032233113021PP34在对称面上内力：轴力、弯矩为对称的内力剪力、扭矩为反对称的内力平面问题中：在对称面上，转角、扭转角、垂直于对称轴的线位移为反对称位移结论：结构对称，受对称载荷，对称截面上反对称的内力、反对称的位移为零受反对称载荷，对称截面上对称的内力、对称的位移为零35㈣关于对称与反对称问题静定基的多种选取方法38说明：0XXP12121110XXP2222121不同的静定基，等式右侧0表示什么物理意义？例题42qaRA21qaRC21解：例:已知如图，求刚架的反力。∴取一半考虑H=0解除C截面的转动约束，代之以MC一次静不定。∵载荷反对称，MC=0,NC=0,QC≠04311)(xRxMC22)()(xPRxMCCRxT8.0)(2例：折杆ABC位于同一平面内,P=10kN,E=200Gpa,G=80Gpa,I=400×103mm4,求C处支反力。⑴真实力作用下：一次静不定。解除C处约束，代之以RC解：AB段：BC段：4411)(xxM22)(xxM8.0)(2xT])(8.00222dxxxPRC8.00111[1dxxxREICC⑵在C处加单位力BC:AB:⑶08.08.018.002dxRGICPKNPRC74.123445011111XP0)(1xMmxM)(2例:已知如图，EI，求约束反力。外力作用下：BC:加单位力：AC:解：一次静不定，解除B处约束代之以X14622)(xxMdxEIxMxMlP)()(1EImldxEIxmll222283)(dxEIxMxMl)()(11EIldxEIxl3302)(891mlX考虑整体平衡，可求出A处反力11)(xxM47例:判断图示结构静不定次数解：图(a):9-3=6图(b):9-3-2=4图(c):9-3-2-1=3