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作业8-3答案 题目:已知载荷、尺寸 、抗弯刚度及抗拉刚度。试求指定点 E 的位移。

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题目:已知载荷     、尺寸     、抗弯刚度      及抗拉刚度     。试求指定点 E 的位移     。


一、题目提炼

已知刚架结构如图所示:

  • 左端        为铰支座;
  •       为水平梁,长度为       ;
  •       为        的中点;
  • 在        点作用竖向集中力       ,方向向下;
  •       点通过水平杆        与竖向杆        相连;
  •      ,      ;
  •       端固定;
  • 各杆抗弯刚度为       ;
  • 竖向杆        同时考虑轴向变形,轴向刚度为       。

求:载荷作用点      的竖向挠度     。

  • 挠度       :向上为正;
  • 转角       :逆时针为正。

二、解题思路

将      点挠度分为两部分:

 

其中:

  •      :梁        自身弯曲引起的        点挠度;
  •      :由于点        竖向位移引起的        点附加位移。
     

由于      是      中点,且将      的整体运动看成刚体转动,则

 

所以关键是求点      的竖向位移     。


三、求      自身弯曲引起的      点挠度     

先将      看作简支梁,跨度为     ,中点      受集中力     。

由简支梁跨中集中力挠度公式:

 

由于力      向下,挠度向下,而规定向上为正,所以

 

四、求点      的竖向位移     

对于简支梁     ,中点载荷      作用时,支座反力为

 

因此,右侧刚架部分      可看成在      点受到向下集中力

 

点      的位移由三部分组成:

 

其中:

  •      :将        看作刚体,       看作悬臂梁时,       弯曲产生的        点位移;
  •      :将        看作刚体,       的轴向压缩产生的        点位移;
  •      :将        看作刚体,       弯曲转角引起的        点位移。

(1)     弯曲产生的      点位移     

分段刚化,将      看作刚体,则      点相当于固定端,     可看作长度为      的悬臂梁。

在自由端      作用向下集中力

 

悬臂梁自由端挠度大小为

 

即

 

由于位移向下,而向上为正,所以

 

(2)     轴向压缩产生的      点位移     

分段刚化,将      看作刚体,因此载荷    可以平移至    点,并且在    点带来力偶矩    。则      点随      点一起发生竖向位移。

竖向杆      受到向下压力

 

其轴向压缩量大小为

 

即

 

压缩使      点和      点向下移动,因此

 

(3)     弯曲转角引起的      点位移     

仍将      看作刚体,竖杆      看作悬臂柱。

作用在      点的力      对      点产生弯矩

 

该弯矩使竖杆      顶端      产生转角。由悬臂梁端弯矩转角公式:

 

代入     ,得

 

即

 

由于      看作刚体,点      因      点转角产生的竖向位移大小为

 

所以

 

该位移方向向下,因此

 

(4)合成      点位移

 

代入:

 

合并弯曲项:

 

因此

 

五、由      点位移求      点附加挠度     

将      的整体运动看作刚体转动。

因为      点不发生竖向位移,     是      的中点,所以

 

代入     :

 

得

 

六、求      点总挠度

 

代入:

 

合并弯曲项:

 

所以

 

来源:三思的小柜子

科普
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首次发布时间:2026-05-13
最近编辑:5月前
WeldMech
焊接结构力学探索者
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