基于弯矩图计算超静定轴力的新方法

某些超静定结构,当弯矩图确立后,应用静力平衡条件无法绘出轴力图.分析该类结构的基本特征和受力特点,利用某些刚架在结点集中力作用下无弯矩、只有轴力的特点和力法的思想,提出解算已知弯矩图轴力超静定结构的计算方法.算例表明该方法简化了力法的计算过程,将其应用于教学,有利于学生对力法的深入理解.     

关于静不定轴力的讨论

讨论了超静定结构弯矩图已知,而轴力还是静不定的结构的基本特征.建立了静不定轴力的计算模型;提出了计算静不定轴力的几种简便方法.给出了各种方法的适用情况.     

定性定量速画超静定结构的弯矩图

绘制超静定结构的弯矩图形,是土木类专业的主要内容.掌握快速绘制弯矩图的方法,对于土木工程师进行结构的受力分析、计算、校核和检验以及参加注册工程师的考试,都有着非常重要的意义.该文是在多年理论教学与工程实践的基础上,对传统的速画弯矩图的方法进行了总结,归纳出一些进一步提高速画弯矩图的方法.算例表明这些方法简化了超静定结构弯矩图的绘制过程,将其应用于教学,有利于学生对超静定结构的深入理解.     

对图乘法的发展

将能量偏导数定理应用于力法中,探索了超静定结构力法计算的新思路．传统的力法是利用基本体系在基本未知力处的变形(连续)条件来建立力法方程的．为了克服传统力法中弯矩图乘时由于Mi和Mp图取自同一基本结构而产生的不便,利用卡氏第二定理,得到了力法的基本方程,证明了在力法中可以混合采用不同的基本结构来分别计算Mi和Mp,并分析了所得基本方程的物理意义．通过实例计算和比较,证明该方法完全正确,且大大简化了计算,使力法的实用性更进一步加强,有较大的使用价值．     

一种超静定变截面梁的力法计算技巧

力法计算变截面超静定梁的弯矩图时,在选取基本结构后,用图乘法计算相关系数的过程中,分割图形数目多,计算量大容易出错.针对这个问题,提出了一种变截面处铰化分解杆件的技巧,用来减少图乘次数,降低计算量,提高计算效率.该技巧可广泛应用于变截面超静定梁弯矩图为折线的情况,在授课过程中使学生概念清晰,易于接受,且有助于提高计算正确率,值得推广     

剪力公式的论证与应用

 在结构力学中对梁和刚架绘制内力图时一般是先绘制弯矩图,再绘制剪力图. 根据 上述特点，寻求了一种应用弯矩图绘制剪力图的数值方法，即剪力公式. 该公式主要特点是： 把剪力计算的平衡问题转化为几何问题. 并且通过例题的应用，叙述了剪力公式的使用方法. 适用于静定结构和超静定结构.     

弯矩图确定后轴力不能直接解算问题的探讨

某些超静定结构,当弯矩图确立后,应用静力平衡条件无法实现对整个结构的支座反力 及内力的完全解算. 通过对此类结构受力特征的分析,定义出现此类情况结构的基本特征, 并在结构力学范畴内,对比可以解决此类问题的计算方法,提出解决思路,给出简便的解算 公式.     

葵花型索穹顶结构等效平面桁架静力计算方法

选取n次轴对称葵花型索穹顶结构的1/n,将空间轴对称结构等效为一次超静定平面桁架结构.给出了葵花型索穹顶结构撑杆不在同一径向上的内力和位移处理方法,推导了力法求解约束力的计算公式,提出了小变形时各点位移计算的位移传递矩阵和计算公式.最后,通过一个算例介绍了该方法的计算过程并与有限元计算结果进行了比较,内力和位移误差均在工程设计要求内,验证了方法的正确性和准确性.     

M_p图与(M)_1图选用不同基本结构的力法分析1)

在传统的结构力学力法教学中,无论是力法基本方程的建立还是方程中系数和自由项的求解,都要求在同一基本结构上进行.本文通过实例计算和比较,采用公式叠加原理分析了当M_p图与M_1图分别选自不同的基本结构时,力法基本方程的物理意义以及计算过程的科学意义.结果显示在力法计算中,基于不同的基本结构求解超静定问题,可简化力法的计算过程.用本文方法开展教学,有利于学生对力法的深入理解和掌握.     

对“用位移法计算超静定结构”论述的商榷

对“用位移法计算超静定结构”论述的商榷徐昌文（上海建筑材料工业学院，上海２００４３４）综观《结构力学》各种教材，一般都有如下的论述：力法和位移法是计算超静定结构的两个基本方法．用位移法解超静定结构是取结点位移作为基本未知量，以单跨超静定梁的组合体作为...     

混凝土框架结构内力测量传感器研制

研制了一种可用于混凝土结构试验中测量柱底截面轴向力、剪力和弯矩的内力测量传感器。该传感器主要由加载板、基座、4根竖向测力杆和2根水平测力杆组成。使用时,柱底截面的内力通过加载板传递给6根测力杆,根据6根测力杆的结果,通过力平衡方程可以计算实际加载的轴向力、剪力和弯矩的大小。对该传感器进行了4种工况下的标定试验。结果表明,传感器的测量误差满足框架结构内力测量精度要求。将该传感器应用到单层两跨的钢筋混凝土框架推覆试验中,获得了整个试验过程中构件的内力时程。     

考虑拉压强度差效应的厚壁圆筒承载能力分析

应用双剪统一强度理论，考虑材料的拉压异性和同性，推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式．在该表达式中，当反映中间主应力效应的系数取不同的值时，就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则的计算结果，并且绘制了在相应准则下的极限应力线图．从而可知：在三维应力状态下，应用该理论，可以获得极限载荷分析的精确解；极限载荷线图与三种屈服准则的屈服曲线是相吻合的；计算的结果可以用于拉压异性和同性的材料，为工程应用提供了理论依据．     

在埋置框架中应力波传播的影响因素分析

基于埋置框架的回传射线矩阵法,分析桩土刚度比、荷载作用方向等对埋置框架轴力波、剪力波和弯矩波的影响,并与框架结构进行比较。结果表明:荷载作用方向对埋置框架的轴力波和弯矩波影响较大;由于土体的影响,埋置框架与普通框架的瞬态波有很大不同。     

简支及悬臂箱梁在角隅轴向荷载作用下的翼板纵向应力

基于能量变分原理，拟定轴向荷载作用下箱梁的纵向位移函数，得到关于翼板剪切变形引起的位移差函数的基本微分方程，继而推导出箱梁翼板纵向应力表达式，并首次得出角隅轴向荷载作用下翼板出现应力不均匀分布的荷载及边界条件。通过对一模型箱梁进行计算，并与通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较，验证了该方法和所推导公式的正确性。研究结果表明，当作用于简支箱梁截面角隅处的轴向荷载（合力无偏心）为集中或分布荷载时，翼板不产生纵向应力不均匀现象；当作用于悬臂箱梁截面角隅处的轴向荷载（合力无偏心）为集中荷载时，翼板不产生纵向应力不均匀现象，而当荷载轴向分布时，翼板将产生纵向应力不均匀现象。实际工程中，横力弯曲使悬臂箱梁产生剪力滞效应，这种效应会与轴向分布荷载产生的效应叠加，设计时对此应予以充分考虑。     

基于矩阵变换的空间刚架内力图和位移图绘制

利用三维图形的矩阵变换原理,将单元内力和位移绘图数据进行伸缩、旋转和平移变换,在Matlab中实现了空间刚架内力图和位移图的绘制.本文提出的绘图方法可用于杆系结构有限元计算结果的图形显示.     

ANALYSIS ON IMPACT RESPONSES OF UNRESTRAINED PLANAR FRAME STRUCTURE(Ⅱ)—NUMERICAL EXAMPLE ANALYSIS

By using the formula derived in Part （ Ⅰ ）, the instant response of an unrestrained planar frame structure subjected to the impact of a moving rigid-body are evaluated and analysed. The impact force-time history between the structure and the moving rigid-body, shear force and bending moment distribution along the beams, axial force distribution along the bars were calculated. The wave propagation phenomena of the longitudinal wave in the bars, the flexural and shear waves in the beams were also analysed. The numerical results show that the time duration of impact force is controlled by the flexural wave and the longitudinal wave ; the shear effect in beams should not be neglected in the impact response analysis of structures.     

基于等效刚度的矩形孔蜂窝梁钢框架结构内力计算方法

蜂窝梁钢框架结构因梁截面沿长度周期性变化，不能直接采用普通钢框架结构矩阵位移法计算框架内力和位移．本文基于等效刚度法推导了矩形孔蜂窝梁的等效抗弯刚度、抗剪刚度和轴向刚度，建立了矩形孔蜂窝梁的单元刚度方程，提出了矩形孔蜂窝梁钢框架内力和位移计算方法．算例理论计算结果与有限元分析结果表明，两种方法计算结果非常接近．本文提出的等效刚度法概念清晰，准确性好，适用于计算蜂窝梁钢框架结构的内力和位移．     

ANALYSIS ON IMPACT RESPONSES OF UNRESTRAINED PLANAR FRAME STRUCTURE(Ⅱ)-NUMERICAL EXAMPLE ANALYSIS

By using the formula derived in Part (Ⅰ), the instant response of an unrestrained planar frame structure subjected to the impact of a moving rigid-body are evaluated and analysed.The impact force-time history between the structure and the moving rigid-body, shear force and bending moment distribution along the beams, axial force distribution along the bars were calculated. The wave propagation phenomena of the longitudinal wave in the bars, the flexural and shear waves in the beams were also analysed. The numerical results show that the time duration of impact force is controlled by the flexural wave and the longitudinal wave; the shear effect in beams should not be neglected in the impact response analysis of structures.     

超静定梁?柱的解析解研究

本文采用渐进积分法研究了超静定梁?柱的弯曲问题. 首先建立超静定梁?柱的四阶挠度微分方程, 考虑到边界条件和连续光滑条件, 采用连续分段独立一体化积分法求解得到了挠度的精确解析解. 为了满足工程设计需要, 构造了超静定梁?柱的四阶挠度微分迭代方程, 选取无轴向力作用时超静定梁的挠曲线作为梁的初函数, 将初函数代入梁的四阶挠度微分迭代方程进行积分, 利用边界条件和连续光滑条件确定积分常数, 得到下一次迭代挠度函数, 依次进行迭代积分运算. 计算出了最大挠度、最大转角和最大弯矩等用轴向力放大系数表示的多项式解析函数解. 本文选取了两种边界条件下受分布力作用的超静定梁?柱进行分析, 计算结果表明, 当超静定梁?柱所受的轴向力小于欧拉临界力的1/2时, 迭代六次误差就可以控制在1%以内; 不仅梁?柱最大位移和最大内力的大小随轴向力的增大而增大, 而且其位置也随轴向力的增大而发生迁移. 本文的研究对揭示轴向力对超静定梁?柱变形和内力的影响有重要意义, 为超静定梁?柱的实际设计提供了一定的理论基础.      

考虑内力分项贡献度的框架构件重要性评价

提出了一种水平和竖向荷载共同作用下的框架结构构件重要性评价方法。首先,基于线弹性材料假设,利用应变能方程和节点-外荷载关系计算梁柱构件的轴力、剪力和弯矩;然后,定义构件内力分项计算值与抗力分项值之比为构件分项重要性系数,用于体现构件抗力利用水平;再组合各内力分项系数,针对不同外荷载形式定义构件综合重要性系数,用于体现构件对框架体系整体承载力的贡献;最后,通过两榀框架算例验证了方法的可行性,可为框架的结构优化设计和连续性倒塌分析提供定量依据。