請問這個機構的幾何體系是怎麼樣的?



先上原書的圖。朱爺爺的書從國內帶到國外,帶到工作,好多年了,簡直是情懷。

解法很簡單,不過在學這章時候沒有0載法,還是有難度的。

幾何不變。

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歡迎大家掃一掃~


在此處向各位知乎er道歉。是小弟說話說話方式不對。還請各位諒解。小弟覺得自由度判斷很簡單。於是一直沒有做那部分課後習題。在此還要向各位前輩道歉。請各位原諒。答案已經修改了。

@劉青峰@奔跑劉兄和奔跑兄請諒解。不好意思。原諒小弟之前不禮貌的回答。

---------------------------------------------------我來回答一下。不知道對不對哈。


2015.7.27 15:00 答案是在上海——廈門的飛機上用筆簡單推導了一下出來的

http://www.zhihu.com/question/33181520/answer/56128974

匿名用戶的答案是對的,除了表示支持,我想多說幾句話,我覺得這是一個很好的問題。

有些東西因為幾何組成分析是在結構力學最開始講的,所以一些更有趣的方法以及結論可能有些老師不會提到,或者後面到了那一節限於篇幅課時也只是一帶而過。比如【為什麼這個答案是對的呢?】,又比如【為什麼三剛片體系那麼多種組合方式,包含平行鏈桿時候,有的組合方式是靜定有的是瞬變呢?】也許有的大神一開始就知道,有很好的分析方法的,但是作為一個菜筆,我一開始的時候是真的不知道的,只知道記住那些結論。後來我發現問題的關鍵——剛度矩陣的特性。

對於結構力學的分析,後面會有一種很必殺的方法——矩陣位移法(其實所有的問題都是要構造方程),可以用它通殺結構力學大部分問題。對於幾何構成分析的問題,需要判斷的關鍵就在於剛度矩陣是否滿秩,即給定荷載之後最後位移結果是否能唯 一。廢話少說先解題

對於題主的這個結構里外兩圈實際上是一樣的,我就從外圈的開始入手分析

1、採用桁架單元,也即每個節點只有u、v兩個自由度

2、不考慮幾何非線性

此時結構的整體剛度矩陣如下

frac{EA}{l}cdot
egin{bmatrix}
10100000vspace{2mm}
\01000-100vspace{2mm}
\-10100000vspace{2mm}
\0001000-1vspace{2mm}
\000010-10vspace{2mm}
\0-1000100vspace{2mm}
\0000-1010vspace{2mm}
\000-10001
end{bmatrix}

這樣可能看起來不太清楚,我們稍微加兩筆輔助線和標註符號

然後題主給出的鏈桿約束了u1、u4、v2、v3,生成最後總剛矩陣時候把這四行四列都刪掉就好了。

花花綠綠看不清啦,重整一下我們的矩陣frac{EA}{l} cdot
egin{bmatrix}
1000
\0100
\0010
\0001
end{bmatrix}

看,後面恰好是單位陣,滿秩說明約束數量足夠使其成為結構而非機構。

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2015.7.27 23:19 晚上更新

但是呢,因為採用了位移法,所以一開始就考慮了變形協調問題,所以在判斷是否超靜定上就無能為力了。我後來仔細想了一下,判斷是否超靜定還是需要計算自由度約束的關係,或者不用矩陣位移法,假定全都是二力桿,用類似力法的方法來集成力矩陣,還沒想過怎麼才能做。


算完計算自由度,用零載荷法就行


7-25更(tu)新(cao)

我承認我沒把這題做完,這裡只算了自由度,自由度只能說明體系是否有多餘約束,並不能說明是否是可變體系。這是我的錯。至於那位醉了的哥們,還是少喝點兒吧。(斜眼笑)

判斷是否可變,那位醉了的匿名回答是對的。可是這一個結構力學題回答為啥要匿名啊。能否取消匿名加個好友?

說一個結構的時候,並不能只說幾何可變,幾何不變。還得要說是否有多餘約束,也就是自由度。兩個缺一不可。我這裡只算了自由度,沒判斷是否可變,這題頂多給一半分(好歹結論沒錯嘛,斜眼笑)

===更(tu)新(cao)完===

無多餘約束的幾何不變體系。

根據材料力學公式W=3m-(2h+r)

其中:

W:體系的自由度數

m:剛片數

h:單鉸數

r:支座鏈桿數

題目中,m=12,h=16,r=4。帶入得到W=0。所以是沒有多餘約束的。

幾何不變就要看是否有多餘聯繫。題目中的結構沒有多餘聯繫。所以是幾何不變體系。


學結構力學是很長時間之前的事了,不對的話歡迎指正。

這個應該是瞬變體系吧,計算自由度為零,則可能為幾何不變體系和瞬變體系,取中間部分分析,中間正方形由兩個虛鉸,而兩個虛鉸無法使中間幾何不變,因此為瞬變吧


針對上面的鋼片1作補充,用三鋼片規則可以判定外面大的框是無多餘約束的幾何不變體系(兩條橫的分別為兩個鋼片,大地為第三個鋼片),然後與大地作為整體再與內部分析。


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