3.4.6 截面法(1)
截面法:用适当的截面,截取桁架的一部分(至少包括两个结点)为隔离体,利用平面任意力系的平衡条件进行求解。
截面法最适用于求解指定杆件的内力,隔离体上的未知力一般不超过三个。在计算中,轴力也一般假设为拉力。
为避免联立方程求解,平衡方程要注意选择,每一个平衡方程一般包含一个未知力。另外,有时轴力的计算可直接计算,可以不进行分解。
据所选用的平衡条件的不同分为:
1) 投影法:若个未知力中有两个力的作用线互相平行,将所有作用力都投到与此平行线垂
直的方向上,并写出投影平衡方程,从而直接求出另未知内力。
2) 力矩法:以三个未知力中的两个内力作用线的交点为矩心,写出力矩平衡方程,直接求
出另个未知内力。 注意:
注意力的分解合力矩定理,确定隔离休后,力可以沿着其作用线移动到某个结点进行分解,不影响隔离休的平衡(不易确定力暗时〉。
方程的三种形式:基本形式,二力矩形式,投影轴不能垂直于两个矩心,三力矩形式,三矩心不能在一条直线上,可以根据需要选取。矩心的选择,尽量选多个未知力的交点,投影轴尽量平行(或垂直)于多个未知力的作用线方向。
例题分析:求出图示杆件1、2、3的内力(图3-14a)。
图3-14a
图3-14b 解:
1. 求支反力。由于对称性可得: FRA = FRB = 30 kN
2. 将桁架沿1-1截开,选取右半部分为研究对象,截开杆件处用轴力代替(图3-14b),列平衡方程:
问题:左半部分如何? 3. 校核:
计算结果无误!
3.4.7 截面法(2)
截面单杆的概念:如果某一截面所截的内力为未知的各杆中,除某一根杆件外,其余各杆都汇交于一点(或平行),此杆称为该截面的单杆.
截面单杆在解决复杂桁架时,往往是解题的关键,要学会分析截面单杆。 截面单杆主要在以下情况中:
1、截面只截断三根杆,此三杆不完全汇交也不完全平行,则每一根杆均是截面单杆(上一例题中的截面所示)。
2、截面所截杆数大于3,除一根杆外,其余杆件均汇交于一点(或平行),则这根杆为截面单杆。
性质:截面单杆的内力可由本截面相应的隔离体的平衡方程直接求出。 (平衡方程的选取:坐标轴与未知力平行、矩心选在未知力的交点处。)
以下几种情况中就是几种截面单杆的例子
图3-15
图3-15a中的杆2,图3-15b中的杆1、2、3都是截面单杆。
3.4.8 联合法
在解决一些复杂的桁架时,单应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力。这时需要将这两种方法进行联合,从而进行解题,解题的关键是从几何构造分析,利用结点单杆、截面单杆,使问题可解。
图3-16
图3-16所示的桁架中,当求出支反力后,只有A、B两个结点可解,其余各个结点均包含有三个未知杆件,不能利用结点法进行求解,但是,m-m截开后,由三根截面单杆,可利用截面法直接求解,当求出这三根杆件后,其它的结点也就可解,进而求出全部内力。
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