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基于虚功原理的一类刚架结构受力分析.pdf

第25卷第4期 常 州 工 学 院 学报 VO1.25 No.4 2012年8月 JournalofChangzhouInstituteofTechnology Aug.2012 基于虚功原理的一类刚架结构受力分析 鲍 四元 (苏州科技学院土木工程学院工程力学系,江苏 常州 215011) 摘要 对由4部分T形杆铰接组成的刚架静力平衡问题,直接求解存在较多的未知约束力,需 联立解方程组,过程较繁琐,虚功原理为这类刚架问题的求解提供了新的解法。在虚功原理法中, 由于铰链处点属于铰接的2部分,其虚位移有2种表示形式,可得结构各部分的瞬心位置,并得到 各 湮力 关键词 铰链 ;刚架;虚功原理;受力分析 中图分类号:O312.2 文献标志码 :A 文章编号:1671—0436(2012)04—0010—03 AnalysisofRigidFrameSForceConditionBasedonVirtualW orkPrinciple BAO Si—yuan (CollegeofCivilEngineering,SuzhouUniversityofScienceandTechnology,Suzhou215011) Abstract Fortherigidbody systems staticequilibrium problemsincludingfourT—shaperodshinged eachother,htere aremanyunknownconstrained forcesby using thedirectmehtod.Itneedsequationsto solvetheproblem ,buttheprocessiscomplicated.Nevertheless,htemehtodofvirtualworkprincipleprovides anovelschemeinhteforceanalysisfortherigidflamestructure.Inthevirtualworkprinciplemethod,ashte hingepointbelongstohtetwohingedpart,therepresentationofhtevirtualdisplacementhastwoofrms,hten instantaneousvelocitycentreofeachpartsofhte structureislocated,na d then thesupportforcesareob— tained. Keywords hinge;rigidframe;virtualworkprinciple;forceanalysis 较多的方程和繁琐的数学运算,但如果应用分析力 0 引言 学中的虚功原理,会使解题过程大大简化。 虚功原理 I2是指物体在力系作用下处于平 1 问题的提出 衡状态,若物体由于其他原因产生符合约束条件 的微小连续虚位移,则外力在位移上所做的虚功 图 1所示结构 由BCDF、FHIL、GIJK和 恒等于物体 内力合力在虚位移上所做的内力 ADEG4部分相互铰接组成,铰链 D处作用一竖 虚功 ,可简写成:W(外力功)=Wi(内力功)。 向力P。求A处的约束力。 虚功原理的应用条件是力系应当满足平衡条 文献[1]提出桁架的代替杆法。文献 [5]认为 件,即力系是平衡的。 代替杆法是一种思维方式,并进一步提出刚架的代

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