影响线
结构力学教程——第8章 影响线

P1 P2 Pk
PN
C
a
b
dx dy1
y1 y2 yk h
yN
MC影响线
dyk+1 dx
MC (x) =P1y1 + P2y2 + Pkyk +…+ PNyN
dMC (x) =P1dy1 + P2dy2 + Pkdyk +…+ PNdyN
dMC (x) =dy1 (P1+ P2 +…+ Pk)+dyk+1 (Pk+1+ Pk+2 +…+ PN)
横坐标以 下的图形,影响线系数取负号。
例:机动法作简支梁C点弯矩和剪力的影响线。 x P=1
A
C
B
a
b
l
解:弯矩的影响线
ab/l
1
b
A
C
B
MC
x P=1
A
C
B
a
b
l
解:剪力的影响线
b/l
1
A
C
B
QC
a/l
小结
机动法作影响线的步骤
撤去与Z相应的约束,代以未知力Z。 使体系沿Z的正方向发生位移,作出δP图, 既为Z的影响线的轮廓。 令δz=1,可定出影响线的竖距。 横坐标以上的图形,影响线系数取正号;
P1
RL Pk RR
a
b
RL Pk RR
a
b
R L Pk 7 2 > R R 4.5
求QC
q
A
C
B
dx
b
l
QC
a
y
l
QC
结构力学课件8影响线

静力法计算结果:得到结构上某一点处的影响线,用于后续的内力计算和最不利荷载位置的确 定。
静力法优缺点:优点是计算简单、直观易懂;缺点是只能求解静力荷载下的影响线,对于动力 荷载或复杂结构需要采用其他方法。
动力法计算影响线
动力法的基本原 理
动力法计算影响 线的步骤
影响线的注意事项
影响线的精度要求
确定影响线的精度等级
选择合适的计算方法Leabharlann 考虑温度变化对影响线的 影响
确保计算结果的稳定性和 可靠性
影响线的适用范围
适用于静定结构
适用于一次超静 定结构
不能用于分析反 力影响线
仅适用于荷载影 响线
影响线的局限性
只能用于静力问题 只能考虑一个方向的作用 只能考虑移动荷载,不能考虑转动荷载 实际工程中,影响线仅作为参考,不能直接用于设计
弹性影响线:表示在某一荷 载作用下,结构某一位移随 弹性范围内变形的分布情况
塑性影响线:表示在某一荷 载作用下,结构某一位移随 塑性范围内变形的分布情况
影响线的应用
结构力学中影响线的概念 影响线的绘制方法 影响线在结构分析中的应用 影响线在结构设计中的应用
影响线的计算
静力法计算影响线
静力法的基本原理:通过在结构上施加虚拟荷载,利用平衡条件求解影响线。
特点:影响线是荷载位置固定,而结构反力或位移可变时的图形。
分类:根据所求内容不同,影响线可分为内力影响线、位移影响线等。
绘制方法:通过计算和试验方法确定影响线,并利用影响线进行结构分析 和设计。
影响线的分类
动力影响线:表示在某一荷 载作用下,结构某一位移随 时间变化的分布情况
影响线的概念

影响线的概念影响线的概念影响线是指电力系统中,当某一设备发生故障时,其故障电流在网络中传播形成的电流分布线路。
它是指导电力系统故障诊断和抢修工作的重要工具之一。
影响线可以用于确定故障点位置、评估系统可靠性、制定保护策略等方面。
一、影响线的基本原理影响线的形成是由于电力系统中存在着许多互相连接的设备,当其中一个设备发生故障时,其故障电流会在网络中传播并引起其他设备上的感应电流。
这些感应电流将在网络中形成一个环路,并最终回到故障点。
这个环路就是影响线。
二、影响线的特点1. 影响线是一条封闭回路,其路径上包含了所有与故障有关的元件。
2. 影响线不一定与实际导体重合,而是由感应电流形成。
3. 影响线路径上的电压和电流都很小,但可以通过测量来确定。
4. 影响线路径上每个元件所承受的负荷大小不同。
三、影响线的应用1. 确定故障点位置通过测量影响线路径上的电压和电流,可以计算出感应电流的方向和大小,从而确定故障点位置。
这对于抢修工作非常重要。
2. 评估系统可靠性通过分析影响线,可以评估系统在发生故障时的可靠性。
例如,在某些情况下,如果一个设备发生故障,整个系统将会停电。
3. 制定保护策略通过分析影响线路径上每个元件所承受的负荷大小,可以制定保护策略。
例如,在某些情况下,如果一个设备过载,则需要增加保护装置来减少负荷。
4. 优化电力系统运行通过分析影响线,可以找出潜在的问题,并采取措施来优化电力系统运行。
例如,在某些情况下,如果一个设备频繁发生故障,则需要对其进行维修或更换。
四、影响线的局限性1. 影响线只能用于诊断单一故障点,并不能同时诊断多个故障点。
2. 影响线只能用于诊断强短路故障和接地故障,并不能用于诊断其他类型的故障。
3. 影响线只能用于诊断电力系统中的传输和配电线路,不能用于诊断变电站和发电机组等设备。
五、总结影响线是电力系统故障诊断和抢修工作中的重要工具之一。
它可以用于确定故障点位置、评估系统可靠性、制定保护策略等方面。
影响线的应用

通过影响线分析,可以评估反应器在不同操作条 件下的稳定性,为化工生产的安全和效率提供保 障。
储罐载荷分析
在储罐设计中,影响线可用于分析储罐在不同液 位和温度条件下的载荷分布,优化储罐的结构设 计。
05
影响线应用的优缺点
优点
预测结构响应
影响线可以用于预测结构在不同载荷下的响应,如位移、应变和应力 等。
无法考虑非线性效应 对于一些非线性结构,如某些复 合材料或超材料,影响线可能无 法准确预测其响应。
06
影响线未来的发展趋势
技术发展
人工智能与机器学习
随着人工智能和机器学习技术的不断进步,影响线分析将更加智能化,能够处理更复杂 的数据和模型,提高预测精度和效率。
大数据与云计算
大数据和云计算技术将为影响线分析提供更强大的数据处理能力和存储能力,实现实时 分析和数据共享。
未来挑战与机遇
数据安全与隐私保护
随着数据应用的广泛,数据安全和隐私保护将成为影 响线分析的重要挑战。
跨学科融合
影响线分析需要与其他学科领域进行融合,以解决更 复杂的问题。
国际化合作
随着全球性问题日益突出,国际化合作将成为影响线 分析的重要机遇。
感谢您的观看
THANKS
结构健康监测
在建筑结构健康监测中,影响线可 用于评估结构的性能变化,及时发 现潜在的安全隐患。
机械行业
机械设计
振动分析
在机械设计中,影响线可用于分析机 械零件的受力分布,优化零件结构和 设计参数。
影响线可用于分析机械设备的振动特 性,优化设备的动态性能和稳定性。
疲劳寿命评估
通过影响线分析,可评估机械零件的 疲劳寿命,提高机械设备的可靠性和 安全性。
结构力学第五章影响线

确定连续梁的截面尺
确定连续梁的应变分 布
寸 确定连续梁的边界条
件 确定连续梁的位移分
确定连续梁的应力影 响线
布
影响线的应用
第五章
确定最不利荷载位置
影响线:表示结 构在某种荷载作 用下的位移、应 力、应变等物理
量的变化规律
确定最不利荷载 位置:通过影响 线分析找出结构 在特定荷载作用 下的位移、应力、 应变等物理量最 大或最小的位置
影响线的绘制
第六章
利用uCD软件绘制影响线
打开uCD软件新建或打开已有图纸
选择“绘图”工具栏选择“直线”工具
在图纸上绘制影响线注意保持线条的连续性和准确性
使用“标注”工具对影响线进行标注包括长度、角度等
使用“修改”工具对影响线进行修改和调整确保其符合设 计要求
保存图纸完成影响线的绘制
模型建立: 建立结构模 型包括几何 形状、材料 属性、荷载 条件等
影响线计算: 在软件中设 置影响线计 算参数如影 响线类型、 计算范围等
结果查看: 查看影响线 计算结果包 括影响线形 状、最大值、 最小值等
结果输出: 将影响线结 果输出为图 形或表格便 于查看和分 析
绘制步骤和注意事项
确定影响线的类型:静力影响线、动力影响线等 确定影响线的范围:根据题目要求确定影响线的范围 绘制影响线:按照题目要求绘制影响线 注意事项:注意影响线的准确性避免错误绘制影响线
绘制简支梁的影 响线
计算简支梁的最 大弯矩和最大剪
力
确定简支梁的临 界荷载和临界位
置
绘制简支梁梁影响线的步骤
确定连续梁的荷载条
确定连续梁的荷载分 布
确定连续梁的位移影 响线
件
确定连续梁的弹性模 量
结构力学第五章影响线

6d/5h
FN1影响线(上承)
3d/h
31
求FN1的影响线(下承)
当FP=1在结点E左侧,取截面I-I以右为 隔离体:
MF 0 FN11 h(FRB3d)M F 0/h
当FP=1在结点F右侧,取截面I-I以左为
隔离体:
MF 0
F N11 h(F RA2d)M F 0/h
M
0 F
相应简支梁F截面的弯矩。
题是求移动荷载的最不利位置问题。
3
2)对于给定的移动荷载组,简支梁AB上哪 个截面的弯矩当移动荷载在什么位置时取得最 大值?该问题是简支梁绝对最大弯矩的求解问 题。
此外,还要讨论简支梁和连续梁的内力包络 图的画法等问题。
为求解以上问题,首先要讨论结构影响线的 求解。实际移动荷载是由若干集中力及均布荷 载组成的,而且每个集中力的大小也不同。但 我们首先要讨论的是具有共性的问题,即单个 移动荷载FP=1在结构上移动时结构内力和位移 的变化规律。
当FP=1在结点D右侧,取截面I-I以左为隔离体:
33
Fy 0
2 FN2h 4h2d2 FRA0
4h2 d 2
h
2
F N 2F R A 4h 2 2h d24h 2 2h d2F Q 0 C D
d/2
4h2 d 2
4h2 d 2
4h
2h
C
B
A
D
3 4h2 d 2
20h
FN2影响线(上承)
求FN2的影响线(下承)
如图简支梁AB,荷载FP=1在上部纵梁上移动, 纵梁支在横梁上,横梁由主梁支承。求主梁AB
某截面内力Z的影响线。
x
FP=1
A
CK D
B
结构力学-第4章影响线

影响线和包络图在该桥设计中的应用
详细阐述影响线和包络图在该桥设计中的应用过程,包括影响线和包络图的绘制、最不利位置的确定、最大内力的计 算等。
设计结果分析与评价
对该桥的设计结果进行分析和评价,包括结构安全性、经济性等方面的评估。同时,可以与其他设计方 案进行对比分析,以进一步验证影响线和包络图在工程设计中的有效性和优越性。
通过绘制建筑结构的包络图,可以找到结构在地震作用下的最大变形和位移,为结构的刚 度设计和稳定性分析提供依据。
影响线和包络图在建筑结构优化设计中的作用
利用影响线和包络图,可以对建筑结构进行优化设计,如调整结构布置、改变构件截面等 ,以提高结构的抗震性能和经济效益。
工程案例分析:某大桥设计过程剖析
工程背景介绍
结构优化设计
根据影响线的形状和分布,对结 构进行优化设计,以改善结构的 受力性能。
80%
工程实例分析
结合具体工程实例,利用影响线 理论进行结构分析和设计,验证 理论的正确性和实用性。
03
超静定结构影响线绘制与应用
超静定梁影响线绘制实例
实例一
实例三
一次超静定梁的影响线绘制。通过选取 基本体系和基本未知量,利用力法方程 求解多余未知力,并绘制影响线。
影响线用于确定桥梁结构在移动荷载作用下的最不利位置
通过绘制桥梁结构的影响线,可以确定移动荷载在桥梁上的最不利位置,从而进行结构分析和设 计。
包络图用于确定桥梁结构的最大内力
通过绘制桥梁结构的包络图,可以找到桥梁在移动荷载作用下的最大内力,为桥梁的强度设计和 稳定性分析提供依据。
影响线和包络图在桥梁优化设计中的作用
影响线在结构优化中的应用
影响线的概念.

mA 0
A
B
YB x / l
YB影响线方程
l
mB 0
YA
YB
YA 1 x / l
YB影响线
+
YA影响线
+
一. 静力法作静定梁影响线
YB x / l YA 1 x / l
YB影响线方程 A YA
l
a
k b
B YB
求k截面弯矩和剪力影响线
x a 取右部分作隔离体
物理量随荷载位置变化规 律的图形。 •影响线作法
其一是静力法,另一 为机动法(虚功法)。
R=1 l/4 P=1
R=3/4 l/2 P=1
R=1/2
3l/4
P=1
R=1/4 P=1
R=0
静力法作影响线
一. 静力法作静定梁影响线
首先利用静力平衡条件程建立影响线方程,然后由 函数作图的方法作出影响线----静力法。
2
1
1
Q3
例:作YA 、 M1 、 M2 、 Q2 、 MB 、 Q3 、 YC 、 Q4 、 QC左 、 QC右 影响线
影响线的概念
•移动荷载 大小、方向不变,荷载作用点改变的荷载。
•反应特点 结构的反应(反力、内力等)随荷载作用位
置的改变而改变。
•主要问题 移动荷载作用下结构的最大响应计算。线弹
性条件下,影响线是有效工具之一。
P=1
P=1
R
Y
1
3/4 1/2 1/4
X
----反力R的影响线
•影响线定义 单位移动荷载作用下某
YA
QK
YB
x a 单位力在K点右侧,取左部分作隔离体 a
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(5)内力影响线与内力图的比较 P=1
P
B
A
l 1
a l
I .L QC
Pb l
Pa l
b
bl al
1
Q
a
ab l
b
I .L M C
影响线
荷载大小 P=1 荷载性质 移动 横座标 表示荷载位置 2015/10/1 6 纵座标 表示某一截面内力变化规律 表示全部截面内力分布规律
Pab l 内力图 实际 固定 表示截面位置
b
4
al 2 l
MC
I .L M C
8
P=1
D
A B
x
P=1 伸臂部分影响线
d
l1
l
RA
I .L M D
RB
l2
(5) M D x,
d
0 x d
(6) QD 1
1
0 x d
I .L QD
2015/10/1
9
§8-3 结点荷载作用下梁的影响线 主梁只承受结点荷载 P=1
影响线 荷载大小 P=1 荷载性质 移动 横座标 表示荷载位置 纵座标 表示某一截面内力变化规律 表示全部截面内力分布规律 内力图 实际 固定 表示截面位置
2015/10/1
23
x
A
P=1 C
B
RA
1
a
l
b
RB
I .L RA
1 I .L RB 1
bl
al
a
1
I .L QC
ab l
b
I .L M C
I .L RC
1
A B C D E F G H
1
I .L M 1
2015/10/1
0.5
18
2
A
2m
B
2m
C
2m
D
1m D 2m 2m
E
1m
F
4m
G
2m
H
A
B C
E
F
G
H
I .L Q2
1.0
A B C
0.25
D E
F
G
H
1.0
I .L QA
2015/10/1
0.25
19
§8-6 影响线的应用 一、求实际荷载作用的影响
(2) RB
lx , 0 x l l
MA 0
1
2015/10/1
I .L RB
RB
x x P 0 x l 4 l l
x
A
P=1
3
B
QC
分段考虑
x l
C
P=1在AC段,取CB段
QC RB
RA
1
a
l
b
RB
I .L RA
P=1在CB段,取AC 段
P=1 P=1 P=1
P=1
P
x x RB P 0 x l l l
RB 的影响线(I . L)-Influence Line
0.25
影响线的应用例: P1
l
y1
0.5
y2
0.75
P2
RB
1.0
RB P 1 y1 P 2 y2
l
RB
定义:当单位荷载(P=1)在结构上移动时,表示结构某一指 定截面中某项内力变化规律的曲线,称为该项内力的影响线。 2015/10/1 3
虚功原理:设体系上作用任意的平衡力系,又设体系发生符合 约束的无限小刚体体系位移,则主动力在位移上所 作的虚功总和恒等于零。
步
骤: 1、将与待求影响线的内力对应的约束拆除,代之以 内力;(原结构变成可变机构)
2、令可变机构在内力正方向上发生单位位移,构造 符合约束条件的刚体体系位移;
2015/10/1
1
令 1则M C P ( x)
x
A
P=1
QC
B 1
(3 )
QC
a QCC
b l a l
b
I .L QC
例:绘制I.L RC .M1.Q2和QA
A 2m B 2m C 2m D 1m
P=1
E 2m 2m 1m F 4m G 2m H
1 1
RC
C D E F G H
A
B
1
RC
1.25
Z R1 y1 R2 y2 R3 y3
x
Ri yi
i 1
3
RR 11
RR 22
RR 33
当荷载移动 x相应有:
yi x tg i
Z Z R1 ( y1 y1 ) R2 ( y2 y2 ) R3 ( y3 y3 ) Z Ri yi
QC R A
P=1 P=1 A C
lx l
MC
P=1 P=1 B
1 I .L RB 1
bl
RA
a
QC
b
RB
(4) M C
分段考虑
x b l
al
a
1
I .L QC
P=1在AC段,取CB段
M C RB b
ab l
2015/10/1
b
I .L M C
P=1在CB段,取AC 段
M C RA a lx a l 5
P 1
P2 P3
C
b l
a
b
y3
QC P 1 y1 P 2 y2 P 3 y3
I .L QC
y1
a l
y2
q
QC
q dx y
B A
A
b l
2015/10/1
q ydx
A
B
dx
a l
B
q AB
I .L QC
AB-影响线面积代数和
20
y
二、求荷载的最不利位置
如果荷载移到某一个位置,使某一指定内力达到最大值(+、-), 则此荷载所在位置称为最不利位置。
我们可以利用影响线来确定最不利位置,对比较简单的情况可以直观 地判断最不利位置。 (1)一个集中荷载 (2)一组集中荷载
(3)任意分布荷载
max
2015/10/1
q q
q
min
21
三、临界位置的判定
(1)求出使Z值达极值时荷载的位置,称临界位置。 (2)从各个临界位置中选出荷载的最不利位置。 +Z 0 -Z 如何求临界位置呢?
N 3
A B C D E F G
h
P=1在B以左:
Y N3 RG
RA
P=1 A
l = 6d
P=1
RG
P=1在C以右: B
Y N3 RA
RA
1
2 3
RG
Y N3 QBC
Y I .L N3
2015/10/1
1 6
1
14
a
b
c
N4 4
d
5
e
f
g h
5、竖杆N4
A
B
C
D
E
F
G
P=1在C以左:
MC M N1 h M C N1 C h P 1在Ⅰ Ⅰ以右, 取左隔离体
N1 h RA 2d 0
N1 h M C
RA
2d h
RG
4d h
2015/10/1
4d 3h I .LN 1
P 1在C点 1 a b 2d 4d 4d MC l 6d 3 4d N1 3h 12
A
b l
2015/10/1
q ydx
A
B
dx
a l
B
q AB
I .L QC
AB-影响线面积代数和
27
y
二、求荷载的最不利位置
如果荷载移到某一个位置,使某一指定内力达到最大值(+、-), 则此荷载所在位置称为最不利位置。
我们可以利用影响线来确定最不利位置,对比较简单的情况可以直观 地判断最不利位置。 (1)一个集中荷载 (2)一组集中荷载
A C
3d 4
5d 8
15 d 16
d
D
2
d
E
2
B
(1)RA和 RB与以前一样;
l=4d
I .L M C
3d 4
(2)I.L MC 与以前一样 ab d 3d 3 d C 点的纵标: l 4d 4 (3)I.L MD,先作后证明,先假 设为非结点荷载,D点的纵标值
yD 1.5d 2.5d 15 d 4d 16
x
A
l
x
P=1
RB (1)
P
RB
1
RB P P 0
RB
P x
令 1则RB P ( x)
16
2015/10/1
I.L R B
x
P
P=1 M C C
(2)M C
B
MC P P 0
A
a
b
MC
b
ab l
P ( x)
第八章
2015/10/1
1
§8-1
移动荷载与影响线的概念
移动荷载的例子
目的:解决移动荷载作用下结构的内力计算问题。 内容:1)在移动荷载作用下结构内力变化规律和范围;
2)确定内力的最大值及相应的荷载位置——最不利荷载位置。
方法:在各种荷载中抽象出单位荷载(P =1)。