如题五,1图所示刚架,EI为常数,求B点的竖向位移和水平位移

如题所述

这可以使用加单位力法(我们老师的叫法,,专业叫法忘记了)


先建立一个坐标系如下图,建立后不可以更改!!!!


对于BC杆,从B到C,写出弯矩方程M1(x)=qx²/2

对于CA杆(研究CA杆时候去掉BC杆,而BC杆上的均布荷载向C点平移得下图一个力偶M和一个向下的力F,M=qa²/2,F=qa)

从C到A,写出弯矩方程M2(y)=qa²/2


然后,先求B竖向位移

去除均布荷载,在B加上一个大小为1的力F0,方向竖直向下。

用同样的方式,求出BC和CA的弯矩方程M01(x),M02(Y)

然后M(x)=M1(x)*M01(x)/EI,M(Y)=M1(Y)*M01(Y)/EI

x的在bc段上积分(x从0~~~a)

y的在ca段上积分(y从0~~~a)

积分得出的两个数相加,就是B的竖向位移,正为与单位力同向,负为与单位力反向。



然后,求横向位移,就是在B处加上单位力,然后同上。




注意一点就是,

刚开始第二幅图你会发现有竖向的力F。

其实,如果要求比较精确,除了加单位力求弯矩方程再相乘积分(也就是以上步骤),也要有加单位力求轴压方程再相乘积分,步骤基本同上,就是弯矩方程换了轴压方程,然后除以EI就换成除以EA。如果要求没有那么精确,或者如你的题目一样,只给出了EI而没有给出EA,轴压引起的位移基本忽略。所以不用求轴压引起的位移。







当然,求这类题目的方法不只这一种。这是其中一个方法而已。

追问

我做的结果如下,帮我看看正确与否?

追答

作的Mp图正确。

然后是求位移。。哎呀~如果你照相时候能照下一点就好了。
我之前的回答也有提及到还有其它的方法。
你问题要求的使用图乘法计算。
图乘法并是不你所上写的方法。

先说计算结果吧。对不起是我今天没有写完整。
上面我们提及到要分开BC和CA来积分

先说BC
M(x)=M1(x)*M01(x)/EI
M(x)=((qx²/2)*x)/EI
=qx³/2EI
对其在BC段积分
x从0~a积分得:qa四次方/(8EI)

再说CA
M(y)=M2(y)*M02(y)/EI
M(y)=((qa²/2)*a)/EI
对其在CA段积分
y从0~a积分的:qa四次方/2EI

两者相加:竖向位移为:5qa四次方/8EI,方向同单位力所加的。

水平位移应该错了。
亲要记住,先求出各段(不撤去力时候)的弯矩方程。然后在你想要求的地方(如此题的B处)想要求的方向(如此题的竖直方向)加上单位力,并且撤去其他力,求出各段的弯矩方程。
再各段的弯矩方程直接相乘,然后对其整段积分,各段得出的数据相加,就是单位力方向上的位移。

图乘法所求的位移Δ=弯矩图面积ω*对应形心标距y。

追问

能帮我做下具体的解题步骤吗,我考试用,急啊,谢谢!

追答

那好。请等一下。

追问

谢谢!

一定要清楚!

追答

图乘法就是位移Δ=弯矩图面积ω*对应形心标距y。


我们先求B点的竖直位移。


首先要画出原本载荷的弯矩图。你已经画对了。

对于BC段上的弯矩图的面积!!!!

S1=qa³/6-----可积分算出。

而BC段上的弯矩图形的形心如下,距离B为3a/4

和之前一样。在B处施加单位力F0(向下)

并且画出单位力下的弯矩图如下


图乘法要来了。。注意


我们刚刚在原载荷的情况下弯矩图的形心距离B为3a/4

则我们在单位荷载的情况下的弯矩图距离B  3a/4的地方(也就是原荷载弯矩图形心处)的弯矩为:

3a/4


则算出位移1:△1=(qa³/6)*(3a/4)/EI-----------(面积)*(对应形心标距)/EI=qa^4/(8EI)


...........................................


然后我们分析CA段的。计算方法同上

原来荷载的弯矩图的面积S2=qa³/2

形心在中心处

则对应的单位荷载的弯矩图的对应形心标距(若不太理解也可像我上面那样,距离哪个点...)

为a


则算出位移2:△2=(qa³/2)*a/EI=qa^4/EI


-----------------------------------

综上:B的竖直位移为△=△1+△2=5qa^4/EI,方向和单位力同向


答案符合之前的算法。


然后水平位移也同样施加水平单位力。


补充一下:

1:有些题目可能会为在这个情况下B点的转角是多少。

计算方法和上面一样,只不过加单位力变成加单位力偶。

2:选择方法时候,如果弯矩图比较简单就用图乘法(希望你能仿照多练习几题,就会掌握的)。如果弯矩图比较复杂就用单位力法,就是我之前要积分的方法,做多了弯矩图的形状就能掌握,这样计算起来就会比较快,不会浪费时间。


希望你能理解好吧。如果还是不明白,建议请教老师,始终网上交流与当面交流会有点差别。

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