5结构力学图乘法.

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结构力学第05章 虚功原理与结构位移计算-3

结构力学第05章 虚功原理与结构位移计算-3

6、把复杂图形分为简单图形 、 使其易于计算面积和判断形心位置) (使其易于计算面积和判断形心位置)

取作面积的图形有时是不规则图形, 取作面积的图形有时是不规则图形,面积 的大小或形心的位置不好确定。 的大小或形心的位置不好确定。可考虑把图形 分解为简单图形(规则图形) 分解为简单图形(规则图形)分别图乘后再叠 加。
FP
⊿CV
l/2 l/2 AP FP l
3、正确的作法 、
AP1=1/2×FP l×l/2=FP l2/4 AP2=1/2×FP l/2×l/2=FP l2/8 AP3=1/2×FP l/2×l/2=FP l2/8 y1=l/3 y2=l/6 FP y3 = 0
⊿CV=∑AP·yC/EI
=(FP l2/4×l/3+ FP l2/8×l/6 × +FP l2/8 ×0) / EI =5FP l3/48EI (↓)
32
32
• θC=2[(1/2·80·5)·(2/3·5/8)+(1/2·80·5)·(2/3·5/8+1/3·1) • -(2/3·32·5)·(1/2·5/8+1/2·1)]/EI • kN·m m kN/m2 • =0.005867 (弧度) • 方向与虚拟力方向一致。
思考题:判断下列图乘是否正确?
由此可见,当满足上述三个条件时, 由此可见,当满足上述三个条件时,积分式 的值⊿就等于M 图的面积A乘其形心所对应 乘其形心所对应M 的值⊿就等于 P图的面积 乘其形心所对应 图上的竖标y 再除以EI。 图上的竖标 C,再除以 。 正负号规定: 正负号规定: A与yC在基线的同一侧时为正,反之为负。 与 在基线的同一侧时为正,反之为负。
第五章
虚功原理与结构位移 计算

结构力学(第三章)-图乘法

结构力学(第三章)-图乘法


( M x tan ) 1 x tan M P dx EI tan
xM P dx
图乘法求位移公式为:
图乘法的 适用条件是 什么?
EI tan 1 xc yc EI EI
ip

yc
EI
例. 试求图示梁B端转角.
A
P
B B
MP
A
M 1 B 1
B
c
y c
ql 2 / 2
ql 2 / 8
例 4. 图示梁 EI 为常数,求C点竖向位移 。 q ql 2 / 8 ql 2 / 2
MP
A
l/2 C
1
q q
l/2
B
l/2
Mi
c
y c
C ql / 2 ql 2 / 8
ql 2 / 8 ql 2 / 4 ql 2 / 8
ql / 2
§3.4 图乘法及其应用
(Graphic Multiplication Method and its Applications)
刚架与梁的位移计算公式为:
iP MM P ds EI
在杆件数量多的情况下,不方便. 下面介绍 计算位移的图乘法.
一、图乘法
MM P ds EI 1 图乘法是Vereshagin于 M M P ds (对于等 截面杆) EI 1925年提出的,他当时 1 为莫斯科铁路运输学院 MM P dx (对于直杆) EI 的学生。
1 1
B
Mi
l
ql / 4
2
l
ql 2 / 4
1/ l
0 解:作荷载弯矩图和单位荷载弯矩图
q
MP

结构力学§5-5_图乘法

结构力学§5-5_图乘法

L M P M ds L FNP F N ds FNP F N L
o EI
o EA
EA1
(曲杆)
(曲杆)
(拉杆)
§5-5 图乘法
1.图乘原理公式
——将积分转变为图形相乘
y

形心
积分式: L MP M ds
o EI
等直杆EI常数: 1
EI
L
o M P M ds
A
C dx
MP图 B
EI
L o
M
P
M
ds
1 EI
yC
乘积“+、-”规定—— 与 yC 同侧为+,不同侧为-
其中:
— M P 图的面积 (教材用A表示)
yC — M P 图形心位置所对应的 M 图中的竖标
2.图乘注意事项
1)杆件是直杆,EI必须是常数;
2) yC必须取自直线图 ( M P 均M为直线时可互换);
3)M 图为折线或 M P 在基线两侧时都需分段图乘;
MM P EI
dx
1 EI
Ay0
1 2 ql 2 1
ql 3
EI
3
8
l
2
24 EI
Cy
1 EI
(
2 l 1 ql 2 38
)
l 4
B
Cy
1 EI
(
2 3
l 2
1 8
ql 2 )
(85
4l )
2
5 ql4 () 384 EI
分段图乘
[例2] 计算悬臂梁在集中荷载作用下的C点的竖向位移 C 。
o EI
o GA
o EA
2. 各种静定结构位移的计算公式 (1)梁、刚架 —只考虑弯曲变形

结构力学I-第五章 虚功原理与结构位移计算(荷载位移,图乘法)

结构力学I-第五章 虚功原理与结构位移计算(荷载位移,图乘法)

局部变形时静定结构的位移计算
⑴ 在要求的位移处,施加相应的单位荷载; ⑵ 利用力平衡条件,求出局部变形处对应的 内力M,FN,FQ; ⑶ 由虚力方程解出拟求位移: dΔ = ( Mκ + FNε + FQγ0 ) ds
Page 7
Δ A 1
B M
θ
14:32
LOGO
结构体位移计算的单位荷载法
真实荷载 弯曲 剪切
A
x
虚设荷载
B
b 截面参数 1 bh3 I=— 12 A =bh,k = 1.2
ql 4 1 2 qx dx 1.5 0 x Ebh3 2
l
变形类型
M P 0.5qx2
M x
FQP qx
F Q 1
MM P 1 ⑴ 弯曲变形引起的位移 M ds EI EI
Page 12
14:32
LOGO
荷载作用下的位移计算及举例
k F Q FQP F N FNP MM P ds ds ds EI EA GA
弯曲变形 拉伸变形 剪切变形
各类结构的位移公式
各类结构中三种变形的影响所占比重各不相同,故可简化; 例5-3 试求图示悬臂梁在A端的竖直 位移 Δ ,并比较弯曲变形和剪切变 形对位移的影响。设梁的截面为矩 形,泊松比1/3。 解:应用单位荷载法 A 1 q A x B
单位荷载法
单位荷载法求刚体体系位移
虚力原理
⑴ 虚力方程,实质为几何方程;
⑵ 虚力与实际位移状态无关,故可设 单位广义力 P = 1;单位荷载法 ⑶ 关键是找出找出虚力状态的静力平
衡关系。
Page 6
14:32

《结构力学图乘法》PPT课件

《结构力学图乘法》PPT课件

EI
E1I1 E2 I 2 E3 I3
Ei Ii
对于等直杆有
Δ

1 EI
l M ( x)M ( x)dx
M(x)
MC
EI
ω
C
即 积分可用M(x)图的面积 ω 和与M(x)
xc
x
图形心C对应的 Mc 的乘积来代替
M(x)
当M图为正弯矩时,
Δ MC
EI
ω应代以正号. 当M图为负弯矩时, ω应代以负号.
(3)图 M 图 M P中至少有一个是直线
图形。
3、图乘法公式
KP
Ap yc EI
M M P ds EI
←杆轴为直线
M M P dx EI
←杆段EI为常数
1 EI
M M Pdx
(M x tan α)
1
EI x tan α M Pdx

tan α EI
注意
有时M(x)图为连续光滑曲线,而 M(x) 为折线,则应以 折线的转折点为界,把积分分成几段,逐段使用图乘法, 然后求其和.
例1 求CV , EI等于常数。
解:
2kN/m
作 M 图 MP 图,如右图所示。 A 2m C 2m B
分段:M ,M P 分为AC、CB两段。16
分块: M P图的AC段分为两块。
还记得 吗?
(3)同侧弯矩图相乘为正,反之为负;
(4)拱、曲杆结构和连续变截面的结构只能通过积 分的方式求解;
(5)应用图乘法首先熟练掌握常用图形面积及形心 位置。
几中常见图形的面积和形心的计算公式
a
b
C
lb
la
3

结构力学图乘法

结构力学图乘法

EI
E1I1 E2 I 2 E3 I3
Ei Ii
对于等直杆有
Δ

1 EI
l M ( x)M ( x)dx
M(x)
MC
EI
ω
C
即 积分可用M(x)图的面积 ω 和与M(x)
xc
x
图形心C对应的 Mc 的乘积来代替
M(x)
当M图为正弯矩时,
Δ MC
EI
ω应代以正号. 当M图为负弯矩时, ω应代以负号.
EI
EI
y3=4 ω2 2m MP图(kN.m)
ω3 y2
M图
4B 4
ω1
C 2
y1
1
作业:
4-3 (a);(c)
§4-5 互等定理
互等定理适用于线性变形体系,即体系产生的 是小变形,且杆件材料服从虎克定律。
一、 功的互等定理
功的互等本质上是虚功互等。
下图给出状态I和状态II。
FP1 FP2

(c
2d) 3
b c取负值
A
a A1
C
y1 c
B A2 b
D y2
d
MK 图 M图
(3)一般形式的二次抛物线图形相乘
(4)曲线图形与折线图形相乘
M i M K dx A1 y1 A2 y2 A3 y3 Ai yi
(5)阶形杆件图形相乘
M i M K dx A1 y1 A2 y2 A3 y3 Ai yi
12 22
1) δij也称为柔度系数,即单位力产生的位移。
I 产生位移的方位;j 产生位移的原因。
2) FP1和FP2可以是集中力也可以是集中力偶,则相应 的δ12和δ21就是线位移影响系数或角位移影响系数。

结构位移和刚度—图乘法(建筑力学)

结构位移和刚度—图乘法(建筑力学)
向相同,即铅直向下。
图乘法
(2)求角位移 B 。在B 截面虚加一单位力偶 Me=1,绘出 M 2 图(图d)
将两图相乘,得
B
1 EI
A
yC
1 EI
(1 2
Fl 4
l)
1 2
Fl 2
16 EI
(逆时针)
负号表示B的转向与所设 Me =1的
转向相反,即逆时针方向。
图乘法
例3 试用图乘法求图示外伸梁C截面的竖向位移CV 。设梁的 弯曲刚度EI为常数。
图乘法
(3) 竖标yC必须在直线图形上取得。当两个弯矩图都是直线图形时,yC 可取自任意一个弯矩图。
(4) 每个面积只能对应一条直线图形 。 当 M图对应的不是一条直线图形时(如图), 则要 将其分割成几个面积,使每个面积对应一条直 线图形,分别进行图乘再相加,即
A yC A1yC1 A2 yC2 A3 yC3
1 ql 2
(
3
8
l 2
)
3l 8
ql 4
128EI
正号表示CV的方向与所设 F=1的方向相同,即铅直向下。
图乘法
三、应用图乘法计算求位移
图乘法计算位移的解题步骤是: 1)画出结构在实际荷载作用下的弯矩图MP; 2)根据所求位移选定相应的虚拟状态,画出单位荷载作 用下的弯矩图; 3)分段计算一个弯矩图形面积及形心C对应的另一弯距图 竖标yC; 4)将A、yC代入图乘法公式计算所求位移。
EI
EI EI
2 3 3EI
3、 求B在B端加单位力M2=1,得虚拟状态
M

2
A
1
M2=1 B y =1

M

2

朱明zhubob结构力学5-5图乘法

朱明zhubob结构力学5-5图乘法

直角三角形
三角形
二次抛物线
A1

2 3
hl
A2

1 3
hl
二次抛物线
A1

3 4
hl
A2

1 4
hl
三次抛物线
⒊ 应用图乘法时的几个具体问题 ⑴ 如果两个图形都是直线, 则标距y0可取自其中任一个图形。 ⑵ 如果一个图形是曲线, 另一个图形是由几段直线组成的折
线, 则应分段考虑。
Mi Mkdx A1 y1 A2 y2 A3 y3
1
y0
A
1 ql 2 8
⑶ 求位移(用图乘法)。
MMP dx
EI
1 EI
Ay0
1 EI

2 3

ql 2 8

l


1 2



ql 3 24EI


例2 求中点C的挠度ΔC
FP l
y0
1
解:⑴ 虚设单位荷载。 ⑶ 求位移(用图乘法)。
A 1 l l l2 2 22 8
⑵ 用图乘法求位移。
方法一:
ql 2 MP图
ql 2 8
8
ql 2 4
1 M图
ql 2 8
例5-4 求图示悬臂梁C点的竖向位移, 设EI=常数。
ql 2
2
ql 2
8
A3
ql 2 4
A2
ql 2 8
ql 2
A1
8
l 2
y3 y2 y1
1

yC

17ql 4 384EI

解:⑴ 作荷载作用下的弯矩图和单位 荷载作用下的弯矩图。
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  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(1)常见图形面积和形心:
矩 形
a
l
A al
xc 1 l 2 xc 1 3l
xc 1 4l
3 xc 8 l
三角形
a
l
A 1 2 al A 1 3 al A 2 3 al
l
a
l
标准二次 抛物线
a
l
a
A 2 3 al
xc 1 l 2
(2) 梯形相乘
A1
A2
M M
i
K
dx A1 y1 A2 y 2
1 M M P dx EI

(M x tanα)

yc
xc x
M
x

图乘法是Vereshagin于1925年 提出的,他当时为莫斯科铁路 运输学院的学生。
4、 注意事项
KP AP yc EI
还记得 吗?
(1)必须符合图乘法的适用条件; (2) 必须取自直线图形; (3)同侧弯矩图相乘为正,反之为负; (4)拱、曲杆结构和连续变截面的结构只能通过积 分的方式求解; (5)应用图乘法首先熟练掌握常用图形面积及形心 位置。
如果将AC段的 M P图如下图那样分块,就比 16 较麻烦。 4kN 4 2kN/m 8 M P图 4 A C C A 2m 4kN.m 例2 求 B, EI等于常数。 12kN.m 4kN C 4m
2kN/m
4kN.m 4m B 7kN
A
5kN
解: 作 M 图 M P 图,如下页图所示。
12
c
y2
d
M图
(3)一般形式的二次抛物线图形相乘 (4)曲线图形与折线图形相乘
M M
i
K
dx A1 y1 A2 y 2 A3 y3 Ai yi
(5)阶形杆件图形相乘
MiM K Ai yi A1 y1 A2 y 2 A3 y3 EI dx E1 I1 E2 I 2 E3 I 3 Ei I i
yc
几中常见图形的面积和形心的计算公式
a b 顶点
C
lb 3
C
5l 8
la 3
3l 8
l
l
三角形
l h AP 2
二次抛物线
2 Ap h l 3
顶点
c
顶点
( n 1) l n2
c
l n2
3l/4 l
l/4
l
二次抛物线
l h Ap 3
N 次抛物线
lh n1
3. 图形相乘的几种情况
B
1 3 y3 (1 1/ 2) 2 4
1 1 1 20 32 3 ( 1 y1 2 y2 3 y3 ) ( 64 4 ) EI EI 2 3 3 4 1 80 13.33 ( 32 8) ( ) EI 3 EI
例3
(2c d ) y1 3 y (c 2 d ) 2 3
M M
i
K
dx 1 y1 2 y2
(2c d ) y 1 3 y (c 2 d ) 2 3
b c取负值
A a C
A1
B A2 b
MK 图
D
y1
2 4 1 2 1 3 3 1 2 2 2 2 2
2kN/m
A
16
2m C 1
A
4 C
MP
B
CV
2 1 y2 ( 16 4) 2 ω2 1 3 3 M 36 y1 12 B A 3 C 1 1 4 1 (1 y1 2 y2 ) ( 1 2 12) 22.67 EI EI 3 EI
M图
1 2 1 2 4 2 4 2 3 3
A
y ω C 1 2 ω3
A
1 1 16 8 64 2
4 8 1 1/2 ω2 y y1 3 B C 1
y1 1/ 2
2 1 20 y2 ( 4 12) 3 3 3
4 B MP图 (kN.m)
M图
2 32 4 4 3 3
3
1 2 8 1 4 2
xc
x
Δ
MC
EI
l
x
几中常见图形的面积和形心的计算公式
a b 顶点
C
lb 3
C
5l 8
la 3
3l 8
l
l
三角形
l h Ap 2
二次抛物线
2 Ap h l 3
顶点
c
顶点
( n 1) l n2
c
l n2
3l/4 l
l/4
l
二次抛物线
l h Ap 3
N 次抛物线
lh n1
注意
有时M(x)图为连续光滑曲线,而 M(x) 为折线,则应以
折线的转折点为界,把积分分成几段,逐段使用图乘法, 然后求其和.
例1 求CV , EI等于常数。
解:
作 M 图 M P 图,如右图所示。 分段: M, M P 分为AC、CB两段。 分块: M P 图的AC段分为两块。
3、图乘法公式
KP
Ap yc EI


M MP EI
ds
←杆轴为直线 ←杆段EI为常数
y

M MP EI
C
Mp dx
B
dx
A

1 x tan α M P dx EI tan α tan α xdA xM dx P EI EI tan α 1 Ap xc Ap y c EI EI
求 ,B EI等于常数。 A 2m
解:
作 M 图及 M P 图, 如右所示。
6kN/m
B
7kN
6kN.m 4m 17kN
C
y2
分段: M ,M P分 为AB、BC两段。 分块: M P 图的 BC段分为两块。
ω1
ω3
14
6
y1
1 1/6
1/3 2/3
ω2
12 M P 图 (kN.m) y3 1/6
对于等直杆有
1 Δ M ( x ) M ( x )dx l EI MC EI
图形心C对应的 Mc 的乘积来代替
当M图为正弯矩时, ω应代以正号. 当M图为负弯矩时, ω应代以负号. Mc 也应按弯矩符号给以正负号.
M(x)
ω
C
即 积分可用M(x)图的面积 ω 和与M(x)
M( x )
§4-4 图乘法
1.图乘法原理
梁、刚架等弯曲变形为主的构件位移计算公式:
KP
MKMP ds EI
称莫尔积分
建立方程,逐杆积分,在杆件数量多的情况 下不方便。 图乘法的思想:利用图形静矩的概念将图 形积分变为图形相乘。
2、图乘法的适用条件:
(1)杆件轴线是直线;
(2)杆段的弯曲刚度EI为常数; (3)图 M 图 M P 中至少有一个是直线 图形。
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