理论教育 杆元等效荷载分析的位移函数

杆元等效荷载分析的位移函数

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于截面转角为切向位移的一次导数,故可取:合并以上三式,即可得:某平面梁上作用单元荷载为竖向集中力FP,位置参数如图4.22所示,试计算其等效结点荷载。图4.22计算梁等效结点荷载图4.23计算桁杆等效结点荷载位移插值函数:由式得:以平面杆单元上作用横向分布荷载为模型,C为荷载函数系数,a、b为荷载函数作用区域,也即积分上下限;N_S为截面位移插值函数,对应于式中第二行。

杆元等效荷载分析的位移函数

根据荷载向量的分量可知,荷载向量在截面的轴向、切向和转动位移方向上皆存在做功的可能,故应根据结点自由度,对截面在3个位移方向上的位移函数进行描述。

根据桁杆单元的位移插值函数,可得轴向位移插值函数为:

根据梁单元的位移插值函数,可得切向位移插值函数为:

还需要补充杆端自由度与截面转角位移之间的插值关系。由于截面转角为切向位移的一次导数,故可取:

合并以上三式,即可得:

【例4.2】某平面梁上作用单元荷载为竖向集中力FP,位置参数如图4.22所示,试计算其等效结点荷载。设定位移插值函数按仅考虑弯曲变形梁的位移插值函数选用。

【解】(1)因只存在切向荷载,所以位移插值函数取为:

(2)由式(4.25)得:(www.daowen.com)

【例4.3】某平面桁杆上作用分布荷载q(x),函数关系和位置参数如图4.23所示,试计算其等效结点荷载。位移插值函数按桁杆位移插值函数式(4.27)选用。

图4.22 计算梁等效结点荷载

图4.23 计算桁杆等效结点荷载

【解】(1)位移插值函数:

(2)由式(4.26)得:

【程序实现】

以平面杆单元上作用横向分布荷载为模型,C为荷载函数系数(若设荷载沿杆长变化为三次多项式,即Q=C1x3+C2x2+C3x+C4),a、b为荷载函数作用区域,也即积分上下限;N_S为截面位移插值函数,对应于式(4.27)中第二行。

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