【8.3(位移法的基本未知量)】在结构力学中,位移法是一种用于分析超静定结构的重要方法。它通过考虑结构在受力后的变形情况,建立平衡方程来求解内力和反力。在应用位移法时,首先需要明确的是“基本未知量”的概念。
所谓“基本未知量”,指的是在位移法分析过程中,需要通过求解方程来确定的独立变量。这些变量通常与结构节点的位移有关,尤其是节点的线位移和角位移。它们是构建位移法方程的基础,决定了整个分析过程的复杂程度和计算效率。
在实际应用中,位移法的基本未知量主要包括以下两类:
1. 结点线位移:即结构中各结点在水平或垂直方向上的移动量。对于某些结构,如刚架,可能只考虑水平方向的位移;而对于其他结构,则可能需要同时考虑多个方向的位移。
2. 结点角位移:即结构中各结点绕某一轴旋转的角度。这类未知量在分析梁、刚架等结构时尤为重要,特别是在考虑弯曲变形时。
为了准确地确定这些基本未知量,通常需要对结构进行简化,并根据其约束条件和连接方式来判断哪些位移是独立的,哪些是相关的。例如,在固定端处,结点的角位移和线位移通常被限制为零,因此不会作为基本未知量出现。
此外,在位移法中,还需要引入“附加约束”来消除结构的多余自由度,从而使得基本未知量的数量能够与所建立的平衡方程数量相匹配。这一过程也被称为“虚拟约束”的设置,是位移法分析中的关键步骤之一。
总之,了解并正确识别位移法中的基本未知量,对于后续建立和求解结构方程具有重要意义。它是实现结构受力分析的关键环节,也是学习和掌握位移法的基础内容之一。