結(jié)構(gòu)力學(xué)知識點(diǎn)總結(jié)

1、1 .關(guān)于8點(diǎn)和8線的下列四點(diǎn)結(jié)論：(1)每個方向有一個8點(diǎn)(即該方向各平行線的交點(diǎn))。(2)不同方向上有不同的8點(diǎn)。(3)各8點(diǎn)都在同一直線上，此直線稱為8線。(4)各有限遠(yuǎn)點(diǎn)都不在8線上。2 .多余約束與非多余約束是相對的，多余約束一般不是唯一指定的。一個體系中有多個約 束時，應(yīng)當(dāng)分清多余約束和非多余約束，只有非多余約束才對體系的自由度有影響。3 .W>0,缺少足夠約束，體系幾何可變。W=0,具備成為幾何不變體系所要求 的最少約束數(shù)目。W<0,體系具有多余約束。4 .一剛片與一結(jié)點(diǎn)用兩根不共線的鏈桿相連組成的體系內(nèi)部幾何不變且無多余約束。 兩個剛片用一個錢和一根不通過此校的鏈桿

2、相聯(lián)，組成無多余約束的幾何不變體系。 兩個剛片用三根不全平行也不交于同一點(diǎn)的鏈桿相聯(lián)，組成無多余約束的幾何不變體系。 三個剛片用不在同一直線上的三個單欽兩兩相連，組成無多余約束的幾何不變體系。5 .二元體規(guī)律：在一個體系上增加或拆除二元體，不改變原體系的幾何構(gòu)造性質(zhì)。6 .形成瞬較(虛銳)的兩鏈桿必須連接相同的兩剛片。7 .w=s-n, W=0,但布置不當(dāng)幾何可變。自由度W>0時，體系一定是可變的。但WG僅是體系幾何不變的必要條件。S=0,體系幾何不變。1.1. 力FN-拉力為正：M剪力FQ-繞隔離體順時針方向轉(zhuǎn)動者為正；明»彎矩m-使梁的下側(cè)纖維受拉者為正。| d彎矩圖-習(xí)慣

3、繪在桿件受拉的一側(cè)，不需標(biāo)正負(fù)號：nRun x FQ+dF f軸力和剪力圖-可繪在桿件的任一側(cè)，但需標(biāo)明正負(fù)號。Q J9 .剪力圖上某點(diǎn)處的切線斜率等于該點(diǎn)處荷載集度q的大?。?彎矩圖上某點(diǎn)處的切線斜率等于該點(diǎn)處剪力的大小。10 .梁上任意兩截面的剪力差等于兩截面間載荷圖所包圍的面積: 梁上任意兩截面的彎矩差等于兩截面間剪力圖所包圍的而積。1 / 123/1211 .分布力q（y）=O時（無分布載荷），剪力圖為一條水平線；彎矩圖為一條斜直線c 分布力4（刃=常數(shù)時，剪力圖為一條斜直線；彎矩圖為一條二次曲線。上況梁情均布力作用集中力作用（夕向下）處（吊向下）集中力偶Af作較處用處剪力圖直(斜線般

4、斜線 為宜物 < 凸拋線下為零處 有極值如變號有極值無影響12,只有兩桿匯交的剛結(jié)點(diǎn)，若結(jié)點(diǎn)上無外力偶作用，則兩桿端彎矩必大小相等，且同側(cè)受 拉, 13 .對稱結(jié)構(gòu)受正對稱荷載作用，O對稱結(jié)構(gòu)受反對稱荷載作用,內(nèi)力和反力均為對稱（K行結(jié)點(diǎn)不受荷載情況） 內(nèi)力和反力均為反對稱。14三錢拱支反、內(nèi)力計算“15 .拱軸上內(nèi)力有以下3個特點(diǎn)：不管是在均布荷載下還是在集中荷載下，拱的三個內(nèi)力圖都是曲線圖形。在有豎向集中力作用點(diǎn)兩側(cè)截而，軸力圖和剪力圖都有突變，突變值等于相應(yīng)簡支梁的剪 力分別在拱的軸力和剪力方向上的投影。有集中力偶作用點(diǎn)兩側(cè)截而，彎矩圖有突變，突變值仍等于所作用的集中力偶。16,隔

5、離體的形式、約束力結(jié)點(diǎn)：桁架的結(jié)點(diǎn)法、剛架計算中已知Q求N時取結(jié)點(diǎn)為單元。桿件：多跨靜定梁的計算、剛架計算中已知M求Q時取桿件為單元。 桿件體系：桁架的截面法取桿件體系為單元。17,約束力的數(shù)目是由所截斷的約束的性質(zhì)決定的。截斷鏈桿只有未知軸力：在平面結(jié)構(gòu)中 ,截斷梁式桿，未知力有軸力、剪力和彎矩：在較處截斷，有水平和豎向未知力。18 .選擇截取單元的次序；主從結(jié)構(gòu)，先算附屬部分后算基本部分；簡單桁架，按去除二元體的次序截取結(jié)點(diǎn)；聯(lián)合桁架，先用截而法求出連接桿的軸力，再計算其它桿。19 .虛功法的特點(diǎn)：1、將平衡問題歸結(jié)為幾何問題求解：2、直接建立荷載與未知力之間的關(guān)系，而不需求其它未知力。2

6、0 .應(yīng)用虛功原理求靜定結(jié)構(gòu)某一約束力X的方法：1）撤除與X相應(yīng)的約束。使靜定結(jié)構(gòu)變成具有一個自由度的機(jī)構(gòu)，使原來的約束力X變成 主動力。2）沿X方向虛設(shè)單位虛位移。作出機(jī)構(gòu)可能發(fā)生的剛體虛位移圖：利用幾何關(guān)系求出其它 主動力對應(yīng)的虛位移。3）建立虛功方程，求未知力。22 .虛力原理：虛功原理的關(guān)鍵是位移與力系是獨(dú)立無關(guān)的。因此，可以把位移看成是虛設(shè)的，也可以把 力系看成是虛設(shè)的，本部分正是把力系看作是虛設(shè)的，求剛體體系的位移。步驟:1.在擬求位移的方向上虛設(shè)單位荷載，利用平衡條件求支反力。2利用虛力原理列出虛力方程進(jìn)行求解，由于是在所求位移處設(shè)置單位荷載，因此，這種 解法又稱單位荷載法，23

7、 ,虛位移原理:一個力系平衡的充分必要條件是:對任意協(xié)調(diào)位移，虛功方程成立: 虛力原理:一個位移是協(xié)調(diào)的充分必要條件是:對任意平衡力系，虛功方程成立。24 ,支座位移時靜定結(jié)構(gòu)的位移計算圾力:（1）沿所求位移方市Lj二沿（2）建立虛功（3）解方程得定出方向。25.式中，R為虛擬狀態(tài)中由單位荷載引起的勺支座位移相應(yīng)的支座反力，c為實(shí)際狀態(tài)中與相 應(yīng)的已知的支座位移。為反力虛功總和，當(dāng)與C方向一致時，其乘積取正；相反時，取負(fù)。 須注意，式中S前面的負(fù)號，系原來推導(dǎo)公式時所得，不可漏掉。26 ,結(jié)構(gòu)位移計算的一般公式為位移，即是三者的登加，有:27 .這里的積分號表示沿桿件長度積分，總和號表示對結(jié)構(gòu)

8、中各桿求和。其中最后一項(xiàng)表示給 定支座位移Ck的影響。結(jié)構(gòu)位移計算的一般公式還可用變形體的虛功原理導(dǎo)出：外虛功= 內(nèi)虛功。28 .變形體虛功原理：各微段內(nèi)力在應(yīng)變上所作的內(nèi)虛功總和Wi ,等于荷載在位移上以及 支座反力在支座位移上所作的外虛功總和We 。30 .各類結(jié)構(gòu)的位移計算公式（1）梁與剛架：由于梁和剛架是以彎曲為主要變形（2）桁架：桁架中桿件只受軸力作用，且每根桿件的截而而積、軸力均為常數(shù)（3）組合結(jié)構(gòu)：桁梁混合結(jié)構(gòu)中，一些桿件以彎曲為主，一些桿件只受軸力（4）拱：對于拱結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓力線與拱軸線相近時，應(yīng)考慮彎曲變形和軸向變形31 .剪切變形和軸向變形引起的位移與彎曲變形引起的位移相比可

9、以忽略不計。32 .圖乘法應(yīng)用條件：a） EI=常數(shù)：等截面直桿；b）兩個彎矩圖至少有一個是直線。c）豎標(biāo)yC應(yīng)取自直線圖中，對應(yīng)另一圖形的形心處。而積A與豎標(biāo)yC在桿的同側(cè)，AyC取正號，否則取負(fù)號。33 .當(dāng)圖乘法的適用條件不滿足時的處理方法a）曲桿或EI=EI （x）時，只能用積分法求位移；b）b）當(dāng)EI分段為常數(shù)或M、Mp均非直線時，應(yīng)分段圖乘再疊加。35 .應(yīng)用圖乘法時的幾個具體問題1.如果兩個圖形都是直線圖形，則標(biāo)距可任取自其中一個圖形。2,如果一個圖形為曲線，另一個圖形為折線，則應(yīng)分段考慮。3.如圖形較復(fù)雜，可分解為簡單圖形。36 .靜37 .定結(jié)構(gòu)溫度變形的特征靜定結(jié)構(gòu)當(dāng)溫度發(fā)

10、生變化時，各桿件均能自由變形（但不產(chǎn)生內(nèi) 力），同樣可采用單位荷載法。溫度沿桿長度均勻分布，桿件不可能出現(xiàn)剪切變形（即微段5=0）,同時注意到實(shí)際狀態(tài) 的支座位移為零。38.dq和du為實(shí)際溫度狀態(tài)F,因材料熱脹冷縮所引起的各微段的彎曲變形和軸向變形。只要能求出dq和du的表達(dá)式，即可利用上式求得結(jié)構(gòu)的位移。38,桁架的桿件長度因制造誤差而與設(shè)計長度不符時，由此引起的位移計算與溫度變化時相 類似。設(shè)各桿長度的誤差為D1 （伸長為正，縮短為負(fù)），則位移計算公式為40 .超靜定結(jié)構(gòu)特征：超靜定結(jié)構(gòu)則是有多余約束的幾何不變體系；超靜定結(jié)構(gòu)的支座反力和截而內(nèi)力不能完全由靜力平衡條件唯一地加以確定。41

11、 .確定結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)最直接的方法是解除多余約束法，即將原結(jié)構(gòu)的多余約束移去，使 其成為一個（或幾個）靜定結(jié)構(gòu)，則所解除的多余約束數(shù)目就是原結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)。42.1） 移去一根支桿或切斷一根鏈桿，相當(dāng)于解除一個約束.2）移去一個不動錢支座或切開一個單較，相當(dāng)于解除兩個約束。3）移去一個固定支座或切斷一根梁式桿，相當(dāng)于解除三個約束。4）將固定支座改為不動錢支座或?qū)⒘菏綏U中某截面改為錢結(jié)，相當(dāng)于解除一個轉(zhuǎn)動約束。43.力法的計算步驟1）確定基本未知量數(shù)目。力法基本未知量數(shù)=結(jié)構(gòu)的多余約束數(shù)=結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)2）選擇力法基本體系。（去多余約束）| x F3）建立力法基本方程。4）求系數(shù)和自由項(xiàng)。（

12、圖乘法，互乘，自乘）5）將系數(shù)和自由項(xiàng)代入力法方程，解方程，求多余未知力。6）作內(nèi)力圖：疊加法計算控制截而的內(nèi)力值。7）校核。44.力法的基本原理是：以結(jié)構(gòu)中的多余未知力為基本未知量：根據(jù)基本體系上解除多余約 束處的位移應(yīng)與原結(jié)構(gòu)的已知位移相等的變形條件，建立力法的基本方程，從而求得多余 未知力；最后，在基本結(jié)構(gòu)上，應(yīng)用疊加原理作原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖。12/12方程的物理意義：基本結(jié)構(gòu)在全部多余末知力和荷載共同作用F,沿每個多余末知力方向的 位移，應(yīng)與原結(jié)構(gòu)中對應(yīng)位移相等。其中:程為:48.49.超靜定組合結(jié)構(gòu)用力法計算時，一般可將桁桿作為多余約束切斷而得到其靜定的基本體 系，計算系數(shù)和自由項(xiàng)時，對

13、桁桿應(yīng)考慮軸向變形的影響；對梁式桿只考慮彎曲變形的影“人 HT Zrrt mkf 44- 士¥ Lrrt TTZ Itn £-XTT/ 供j 景, 口向51 .無彎矩狀態(tài)的判別前提條件：結(jié)點(diǎn)荷載；不計軸向變形。1、剛結(jié)點(diǎn)變成較結(jié)點(diǎn)后，體系仍然幾何不變的情況：2、剛結(jié)點(diǎn)變成較結(jié)點(diǎn)后，體系幾何可變。但是，添鏈桿的不變體系在給定荷載下無內(nèi)力的 情況。52 .對稱性結(jié)構(gòu)的幾何形狀、支承情況以及桿件的剛度三者之一有任何一個不滿足對稱條件時，就不 能稱超靜定結(jié)構(gòu)是對稱結(jié)構(gòu)。53 .對稱的未知力產(chǎn)生的內(nèi)力圖和變形圖是對稱的： 反對稱的未知力產(chǎn)生的內(nèi)力圖和變形圖是反對稱的。 故正對稱圖形和

14、反對稱圖形相乘的結(jié)果為零。54 .對稱結(jié)構(gòu)在正對稱荷載作用卜，反對稱多余力為零（只考慮正對稱多余力），其內(nèi)力和 位移都是正對稱的：在反對稱荷載作用下，對稱多余力為零（只考慮反對稱多余力），其內(nèi) 力和位移都是反對稱的。55 .在支座移動、溫度變化等非荷載因素作用下，對于超靜定結(jié)構(gòu)，由于存在多余約束，在 非荷載因素作用下，一般會產(chǎn)生內(nèi)力，這種內(nèi)力稱為自內(nèi)力。56 .57 .力法計算自內(nèi)力時，其基本原理和分析步驟與荷載作用時相同，只是具體計算時，有以 下三個特點(diǎn)：第一，力法方程中的自由項(xiàng)是由支座移動或溫度變化等因素引起基本結(jié)構(gòu)多余未知力方向 上的位移Die或Dit等。第二，對支座移動問題，力法方程右

15、端項(xiàng)不一定為零。而是Di=Ci（Ci,表示原結(jié)構(gòu)在Xi方向的實(shí)際位移）第三，計算最后內(nèi)力的疊加公式不完全相同。由于基本結(jié)構(gòu)（是靜定結(jié)構(gòu)）上支座忤創(chuàng)、 溫度變化時均不引起內(nèi)力，因此內(nèi)力全是由多余未知力引起的。最后彎矩疊加公式為I x I 經(jīng) 1- I 3"61 I58.一般來說，凡是與多余未知力相應(yīng)的支座位移參數(shù)都出現(xiàn)在力法典型方程的右邊項(xiàng)中,立移參數(shù)都出現(xiàn)在左邊的自由項(xiàng)中。59.稱為桿件的線剛度。在支座位移時，超靜定結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生內(nèi)力和反力，其內(nèi)力和反力與各桿 件剛度的絕對值成正比°在溫吱義化時，I1次趨靜定結(jié)構(gòu)的刀法萬程中，第M6162 .超靜定結(jié)構(gòu)的位移計算單位荷載法，不僅

16、可以用于求解靜定結(jié)構(gòu)的位移，也同樣適用于求解超靜定結(jié)構(gòu)的位移, 區(qū)別僅在于內(nèi)力需按“算超靜定結(jié)構(gòu)方法求出。63計算超靜定結(jié)構(gòu)位移的基本思路:利用基本體系求原結(jié)構(gòu)的位移.計算超靜定結(jié)構(gòu)位移的步驟1、解超靜定結(jié)構(gòu)，作超靜定結(jié)構(gòu)的最終，3皿2、取原結(jié)構(gòu)的任一基本結(jié)構(gòu)作為虛擬XI X I 卜的單位內(nèi)力圖：3、計算位移。64 .支座移動時超靜定結(jié)構(gòu)的位移計算式中，M為超靜定結(jié)構(gòu)的最后彎矩圖；和分別為原結(jié)構(gòu)的任一基本結(jié)構(gòu)由于虛擬單位荷載作用產(chǎn)生的單位彎矩和單位反力O65 .溫度變化時超靜定結(jié)構(gòu)的位移計算從而將問題轉(zhuǎn)化為靜定基本結(jié) 位移公式為同， 構(gòu)Ih,r 1I - J - 4 AM為超靜定結(jié)構(gòu)的最后彎矩

17、圖；和為原結(jié)構(gòu)的任一基本結(jié)構(gòu)由于虛擬單位荷載作用產(chǎn)生的單位彎矩和單位軸力,66 .超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的校核（根據(jù)已知變形條件校核）根據(jù)已求得的最后彎矩圖，計算原結(jié)構(gòu)某一截面的位移，校核它是否與實(shí)際的已知的變形 情況相符（一般常選取廣義位移為零或?yàn)橐阎堤帲Ｈ粝喾砻鳚M足變形條件；若不 相符，則表明多余未知力計算有誤。66.靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)在各種因素作用下的位移計算公式一覽表荷載作用溫度改變支座移動靜定結(jié)構(gòu)=-內(nèi) a由平衡條件求不產(chǎn)生內(nèi)力變 形kJ e=Z£ Y_EI EAGAK = " 1 E = a to11不產(chǎn)生變形位 移 = 7 必+"J EI等4+

18、= N 瓦Q超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi) 力綜合考慮平衡條件和變形連續(xù)條件來求變 形1cMNv 42K =e = Y_EIEAGAK_ M q AtEI T hK NINK = E = EIEA位移 = > |ds +人J EIy 'KN n+ > ds -J EAA=V (isJ efa b r mm A = >ds乙EI- Z R4。67 .位移法：以超靜定結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)位移（線位移或角位移）作為基本未知量，根據(jù)結(jié)點(diǎn)的平衡條件建立位移法方程，解出基本未知量后可由結(jié)點(diǎn)位移與內(nèi)力的關(guān)系式求出相應(yīng)的桿端內(nèi)力，并用平衡方程解出全部支反力和內(nèi)力。68 .超靜定結(jié)構(gòu)計算總原則:欲求超靜定結(jié)構(gòu)先

19、取一個基本體系，然后讓基本體系在受力方而 和變形方而與原結(jié)構(gòu)完全一樣。69 .桿端力和桿端位移的正負(fù)規(guī)定桿端轉(zhuǎn)角OA、8B ,弦轉(zhuǎn)角0=A都以順時針為正。桿端力的表示方法和正負(fù)號的規(guī)定pl彎矩：MAB表示AB桿A端的彎矩。對桿端而言，順時針為正，逆厥4t劉結(jié)1蠢八?。ú泛骲順時針為負(fù)，逆時針為正。剪力：QAB表示AB桿A端的剪力。QAB>0QBA<070 .有幾個未知結(jié)點(diǎn)位移就應(yīng)建立幾個平衡方程：單元分析、建立單元剛度方程是基礎(chǔ)：當(dāng)結(jié)點(diǎn)作用有集中外力矩時，結(jié)點(diǎn)平衡方程式中應(yīng)包括外力矩。71 .用位移法計算有側(cè)移的剛架時，基本思路與無側(cè)移剛架基本相同，但在具體作法上增加了一些新內(nèi)容：

20、（1）在基本未知量中，要包括結(jié)點(diǎn)線位移：（2）在桿件計算中，要考慮線位移的影響：（3）在建立基本方程時，要增加與結(jié)點(diǎn)線位移對應(yīng)的平衡方程。72.1） 結(jié)點(diǎn)角位移數(shù):結(jié)構(gòu)上可動剛結(jié)點(diǎn)數(shù)即為位移法計算的結(jié)點(diǎn)角位移數(shù)。2）結(jié)構(gòu)獨(dú)立線位移：每個結(jié)點(diǎn)有兩個線位移，為了減少未知量，引入與實(shí)際相符的兩個假設(shè)。73 .線位移數(shù)也可以用幾何方法確定。將結(jié)構(gòu)中所有剛結(jié)點(diǎn)和固定支座，代之以較結(jié)點(diǎn)和較支座，分析新體系的幾何構(gòu)造性質(zhì)， 若為幾何可變體系，則通過增加支座鏈桿使其變?yōu)闊o多余聯(lián)系的幾何不變體系，所需增加 的鏈桿數(shù)，即為原結(jié)構(gòu)位移法計算時的線位移數(shù)。74 .由單位桿端位移引起的桿端力稱為形常數(shù)（即剛度系數(shù)，是只

21、與截而尺寸和材料性質(zhì)有 關(guān)的常數(shù)）。單跨超靜定梁簡圖M/bM/uQab Qba4i2i制Ai -B注-6%-6%切3i0-3%Ai翅制03%a"：!_B，1I /075位移法計算步驟可歸納如下：1）確定基本未知量：2）由轉(zhuǎn)角位移方程，寫出各桿端力表達(dá)式：3）在有結(jié)點(diǎn)角位移處，建立結(jié)點(diǎn)的力矩平衡方程, 在有結(jié)點(diǎn)線位移處，建立截而的剪力平衡方程， 得到位移法方程：4）解方程，求基本未知量；5）將已知的結(jié)點(diǎn)位移代入各桿端力表達(dá)式，得到 桿端力：6）按桿端力作彎矩圖。76結(jié)點(diǎn)集中力作為各柱總剪力，按各柱的側(cè)移剛度分配給各柱。一剪力分配法77.位才 科加約束中的總約束力4®78.再由結(jié)點(diǎn)矩平衡求附加剛臂中的約束力矩，由截而技日支桿中的約束力。79位移法的基本體系計算步驟如下:I）確定基本未知量：2）確定位移法基本體系；3）建立位移法典型方程；4）畫單位彎矩圖、荷載彎矩圖；5）由平衡求系數(shù)和自由項(xiàng)：6）解方程，求基本未知量；7）按M=ZMi Ai+MP疊加最后彎矩圖。8）利用平衡條件由彎矩圖求