1、 1-4 幾何構(gòu)造分析的幾個(gè)概念 1-2 結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 1-3 結(jié)構(gòu)和荷載的分類 1-1 結(jié)構(gòu)力學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)方法第一章 緒論和構(gòu)造分析 1-5 平面幾何不變體系的組成規(guī)律2022/7/281常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室 1-9 結(jié)語 1-7 空間體系的幾何構(gòu)造分析 1-8 幾何構(gòu)造與靜力特性的關(guān)系 1-6 平面桿件體系的計(jì)算自由度 習(xí)題分析2022/7/282常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室1-1 結(jié)構(gòu)力學(xué)任務(wù)及學(xué)習(xí)方法1、結(jié)構(gòu)的概念如：房屋結(jié)構(gòu)、 橋梁結(jié)構(gòu)、 水工結(jié)構(gòu)、 特種結(jié)構(gòu)。 建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為結(jié)構(gòu)。2022/7/283常州大學(xué)機(jī)械

2、工程學(xué)院力學(xué)教研室房屋結(jié)構(gòu)常州大學(xué)體育館常州大學(xué)教學(xué)主樓2022/7/284常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室房屋結(jié)構(gòu)返 回2022/7/285常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室澳 門 橋橋梁結(jié)構(gòu)重慶長(zhǎng)江大橋趙州橋澳門橋虎門大橋2022/7/286常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室懸索結(jié)構(gòu)-倫敦塔樓返 回斜拉結(jié)構(gòu)上海南浦大橋橋梁結(jié)構(gòu)2022/7/287常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室水工大壩結(jié)構(gòu)2022/7/288常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室長(zhǎng)江三峽工程荷蘭攔海大壩返 回2022/7/289常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室特種結(jié)構(gòu)冷卻塔薄殼結(jié)構(gòu)會(huì)展中心薄膜結(jié)構(gòu)2022/7/2810常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教

3、研室特種結(jié)構(gòu)東方明珠電視塔空間框架結(jié)構(gòu)金字塔砌體結(jié)構(gòu)返 回2022/7/2811常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室結(jié)構(gòu)的分類(1)桿件結(jié)構(gòu) 由桿件組成的結(jié)構(gòu)（橫截面尺寸比長(zhǎng)度小很多）。 如：梁、拱、桁架、剛架。桿件結(jié)構(gòu)剛架大跨廠房 桿件結(jié)構(gòu)桁架南京長(zhǎng)江大橋2022/7/2812常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室薄殼結(jié)構(gòu)-悉尼歌劇院 (2)板殼結(jié)構(gòu) 形狀是平面或曲面的結(jié)構(gòu)（厚度比長(zhǎng)度和寬度小得多）。如：樓板、地下連續(xù)墻、殼體屋蓋。2022/7/2813常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室(3)實(shí)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)方向尺寸相當(dāng)。如： 大壩、擋土墻。三峽工程2022/7/2814常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室某

4、移動(dòng)式醫(yī)院 (4)薄膜結(jié)構(gòu)將薄膜材料通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，以形成某種空間結(jié)構(gòu)形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其可分為張拉式薄膜結(jié)構(gòu)(也稱帳篷結(jié)構(gòu))又稱預(yù)應(yīng)力薄膜結(jié)構(gòu)、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)。2022/7/2815常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室3、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù) 理論力學(xué)研究剛體的運(yùn)動(dòng)，不考慮物體本身的變形。 材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)都是討論結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和動(dòng)力反應(yīng)等問題; 材料力學(xué)只研究單根桿件，結(jié)構(gòu)力學(xué)以桿件結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，彈性力學(xué)以實(shí)體結(jié)構(gòu)和板殼結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象。注：結(jié)構(gòu)力學(xué)只研究桿件結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)力學(xué)與理力、材力、彈力的任務(wù)基本相同，但

5、研究對(duì)象和側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別：1) 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象2022/7/2816常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2） 結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)討論結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式, 確定結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖。討論結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計(jì)算方法, 以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算。討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)。2022/7/2817常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室4、課程教學(xué)中的能力培養(yǎng)1. 分析能力選擇結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的能力力系平衡分析和變形幾何分析的能力選擇計(jì)算方法的能力2. 計(jì)算能力對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算或確定計(jì)算步驟的能力;對(duì)計(jì)算體系進(jìn)行定量校核或定性判斷的能力;初步具有使用結(jié)構(gòu)計(jì)算程序的能力。2022/7/2818常州大學(xué)機(jī)械

6、工程學(xué)院力學(xué)教研室3. 自學(xué)能力復(fù)習(xí)已學(xué)的知識(shí)即精讀教材；攝取新的知識(shí)即閱讀參考書;理解、分析、概括、整理、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。4. 表達(dá)能力作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計(jì)算書書寫整潔。2022/7/2819常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室5、思考題1. 桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)的主要差別是什么？2. 結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)的研究對(duì)象的主要差別是什么？3. 常見的雨傘、降落傘和氣球各屬于那種（張拉式薄膜結(jié)構(gòu)充氣式薄膜結(jié)構(gòu)）薄膜結(jié)構(gòu)？2022/7/2820常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室計(jì)算簡(jiǎn)圖可以代替某一實(shí)際結(jié)構(gòu)用一個(gè)簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化圖形。一、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖的原則（1） 從實(shí)際出發(fā)計(jì)算簡(jiǎn)圖要反映結(jié)構(gòu)的主要

7、性能。（2）分清主次,略去細(xì)節(jié)計(jì)算簡(jiǎn)圖要便于計(jì)算。二、 計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化要點(diǎn) 多數(shù)情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將實(shí)際空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。1.結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化1-2 結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2022/7/2821常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室注意：有些結(jié)構(gòu)具有明顯的空間特征而不宜簡(jiǎn)化成平面結(jié)構(gòu)。2022/7/2822常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2. 桿件的簡(jiǎn)化 由于桿件的截面尺寸通常比桿件長(zhǎng)度小得多，因此在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，用軸線代替實(shí)際桿件。 注意：當(dāng)截面尺寸增大時(shí)（如超過長(zhǎng)度的14）,桿件用其軸線表示的簡(jiǎn)化，將引起較大的誤差。2022/7/2823常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室鉸結(jié)點(diǎn)3. 桿件間連

8、接的簡(jiǎn)化桿件間的連接區(qū)簡(jiǎn)化為結(jié)點(diǎn)(1) 鉸結(jié)點(diǎn)：桿件間不能相對(duì)平動(dòng)，但可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；結(jié)點(diǎn)具有x 向和 y 向反力，但無彎矩。 (2) 剛結(jié)點(diǎn)：桿件間不能相對(duì)平動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；結(jié)點(diǎn)處既有x和y 向反力，也有彎矩。2022/7/2824常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室(3) 組合結(jié)點(diǎn)： 同一結(jié)點(diǎn)處，有些桿件為剛結(jié)，有些為鉸接。組合梁（加勁梁）計(jì)算簡(jiǎn)圖組合結(jié)點(diǎn)2022/7/2825常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室4. 結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化(1) 滾軸支座： 可以水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，不能豎向移動(dòng)；具有豎向反力。計(jì)算簡(jiǎn)圖滾軸支座2022/7/2826常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室(2) 鉸支座鉸支座202

9、2/7/2827常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室(3) 定向支座(4) 固定支座2022/7/2828常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室5. 材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化6. 荷載的簡(jiǎn)化在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，對(duì)組成各構(gòu)件的材料一般都假設(shè)為連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。2022/7/2829常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室例：桁架橋結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化結(jié)點(diǎn)原型計(jì)算簡(jiǎn)圖桁架橋模型橫截面荷載化簡(jiǎn)2022/7/2830常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室三、思考題1. 什么是結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖?2. 如何選擇結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖?3. 將下簡(jiǎn)化成計(jì)算簡(jiǎn)圖。2022/7/2831常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2) 拱： 軸線為曲線，其力學(xué)特

10、點(diǎn)是在豎向荷載作用下能產(chǎn)生水平推力。 1. 按幾何形狀分類1) 梁：受彎構(gòu)件，但在豎向荷載作用下不產(chǎn)生水平力；其軸線通常為直線（有時(shí)也為曲線）。 1-3 結(jié)構(gòu)的分類3) 桁架：由多根直桿組成，且所有結(jié)點(diǎn)都是鉸結(jié)點(diǎn)；其受力特點(diǎn)是各桿只受軸力。2022/7/2832常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室5) 組合結(jié)構(gòu)：由多根桿件組成， 其中含有組合結(jié)點(diǎn);各桿中有的桿件可產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，有的則只產(chǎn)生軸力。4) 剛架：也由直桿組成，但結(jié)點(diǎn)中含有剛結(jié)點(diǎn)；各桿均有可能產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，但主要以受彎為主。2022/7/2833常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2. 按計(jì)算特點(diǎn)分類 2) 超靜定結(jié)構(gòu): 結(jié)構(gòu)在任

11、意荷載作用下，其反力和內(nèi)力由平衡條件不能唯一確定，而必須同時(shí)考慮變形條件才能唯一確定。1) 靜定結(jié)構(gòu) ：結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力可由平衡條件唯一確定。2022/7/2834常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室(一)荷載的概念(二)荷載的分類 荷載是主動(dòng)作用于結(jié)構(gòu)的外力。 例如，結(jié)構(gòu)的自重、水壓力、土壓力、風(fēng)載等，廣義的荷載還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的其他因素（如：溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹縮等）。3 荷載的分類 移動(dòng)荷載：在結(jié)構(gòu)上的作用位置是移動(dòng)的（如：汽車荷載，吊車荷載）。(1) 按作用位置是否固定分類 固定荷載： 在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如：恒載、風(fēng)載、雪載）。 2022/7/2835常

12、州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室動(dòng)力荷載： 隨時(shí)間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動(dòng)，因而慣性力的影響不能忽略（如：沖擊荷載、地震荷載等。車輛荷載、風(fēng)荷載在通常的設(shè)計(jì)中視為靜載, 但在特殊情況下按動(dòng)載考慮）。靜力荷載： 數(shù)量、位置、大小等不隨時(shí)間變化或變化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的振動(dòng)，因而慣性力的影響可以忽略（如：恒載、雪載）。(2) 按荷載作用的性質(zhì)分類 2022/7/2836常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室(3) 按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類 間接荷載（結(jié)點(diǎn)荷載） 荷載不是直接作用而是通過縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。直接荷載 直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。 2022/7/28

13、37常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室思考題：識(shí)別下列桿系結(jié)構(gòu)梁剛架剛架組合結(jié)構(gòu)桁架拱返 回2022/7/2838常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室思考題1. 移動(dòng)荷載與動(dòng)力荷載的主要區(qū)別是什么?2. 恒載和活載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響有何不同？ 答：恒載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的，內(nèi)力計(jì)算時(shí)只需要將恒載按固定荷載作用于結(jié)構(gòu)上，再進(jìn)行計(jì)算即可；活載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的，由于活載的大小和位置是變化的，因此內(nèi)力計(jì)算時(shí)應(yīng)將活載作用于結(jié)構(gòu)不同的位置分別計(jì)算，經(jīng)比較找出對(duì)結(jié)構(gòu)最不利的作用位置，再計(jì)算此時(shí)的內(nèi)力。2022/7/2839常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室1-4 幾何構(gòu)造分析的幾個(gè)概念重點(diǎn)掌握內(nèi)容： 1. 結(jié)構(gòu)幾

14、何組成規(guī)律分析的目的 2. 基本概念： 如：幾何不變體系、幾何可變體系、瞬變體系、自由度、約束 3. 幾何不變體系的組成規(guī)律 4. 平面桿件體系自由度的計(jì)算2022/7/2840常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室 幾何不變體系 在荷載作用下，不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀保持不變；只有幾何不變體系才可以作為結(jié)構(gòu)。幾何組成分析的目的 判斷體系是否為幾何不變體系，以保證結(jié)構(gòu)能承受荷載并維持平衡。一、幾何不變體系和幾何可變體系幾何可變體系 在很小荷載作用下，不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀也會(huì)改變；2022/7/2841常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室二、自由度自由度 體系在運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來

15、確定其位置所需要獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目； 平面內(nèi)一點(diǎn) 需x、y坐標(biāo)其位置，因此有兩個(gè)自由度；2）體系的自由度數(shù) 體系獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)方程數(shù)；3）幾何可變體系的自由度大于零；幾何不變體系的自由度不大于零。 平面內(nèi)剛體需x、y、a來確定其位置，因此有三個(gè)自由度；平面內(nèi)點(diǎn)的自由度平面內(nèi)剛體的自由度2022/7/2842常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室三、 約束一個(gè)鏈桿： 使自由度減少一，在相當(dāng)于一個(gè)約束；一個(gè)單鉸、鉸支座、定向支座： 使自由度減少二，相當(dāng) 于兩個(gè)約束； 一個(gè)剛性連接、固定端支座： 使自由度減少三，相當(dāng)于 三個(gè)約束；鏈桿鏈桿支座鉸連接定向支座鉸支座剛性連接固定端支座2022/7/2843常州大學(xué)機(jī)械工

16、程學(xué)院力學(xué)教研室1、平面體系的計(jì)算自由度W W=3m-(3g+2h+b)其中： m 剛片的個(gè)數(shù)； g 單剛結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)； h單鉸結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)； b 鏈桿的個(gè)數(shù)； n個(gè)剛片之間的聯(lián)結(jié)相當(dāng)于n-1個(gè)單聯(lián)結(jié)。單鉸復(fù)鉸單剛結(jié)點(diǎn)復(fù)剛結(jié)點(diǎn)四、平面桿件體系的計(jì)算自由度2022/7/2844常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2、平面鏈桿體系的計(jì)算自由度W W=2j-b-s 其中： j結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)； b鏈桿的個(gè)數(shù)；s 支桿的個(gè)數(shù) 平面鏈桿體系的內(nèi)部可變度V V=2j-b-3 其中： j結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；b鏈桿的個(gè)數(shù)；平面體系的內(nèi)部可變度VV=3m-(3g+2h+3)2022/7/2845常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室習(xí)題：求體系的

17、計(jì)算自由度W2022/7/2846常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室 2022/7/2847常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室五、瞬變和常變體系瞬變體系 在某一瞬時(shí)可產(chǎn)生微小運(yùn)動(dòng)的幾何可變、經(jīng)微小為以后又成為幾何不變的體系； 從微小運(yùn)動(dòng)的角度來看是個(gè)可變體系； 瞬變體系的特點(diǎn)： 1) 必要的約束數(shù)不少，但約束的布置不合理，當(dāng)發(fā)生微小位移后，約束的布置變得合理，就成為幾何不變體系；瞬變體系2) 在發(fā)生微小位移之前，體系具有自由度，因此瞬變體系至少有一個(gè)多余約束。 微小運(yùn)動(dòng)后，就轉(zhuǎn)化為幾何不變體系 ； 2022/7/2848常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室常變體系；不變體系常變體系 常 變 體 系 可以發(fā)生

18、大位移的幾何可變體系。2022/7/2849常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室六、瞬鉸（虛鉸）瞬鉸 剛片的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，兩根鏈桿在某一瞬時(shí)的作用相當(dāng)于其交點(diǎn)處的一個(gè)鉸，該交點(diǎn)即為瞬鉸。 瞬鉸的位置在運(yùn)動(dòng)過程中不斷改變。 瞬鉸無窮遠(yuǎn)瞬鉸瞬鉸返 回2022/7/2850常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室注意：連接兩個(gè)剛片的兩根平行鏈桿所起的約束作用相當(dāng)于無窮遠(yuǎn)處的瞬鉸。體系中如有無窮遠(yuǎn)的瞬鉸， 在幾何組成分析時(shí)，可采用影射幾何中關(guān)于無窮點(diǎn)和無窮線的結(jié)論：每個(gè)方向都有且只有一個(gè)無窮遠(yuǎn)點(diǎn)（即該方向各平行線的交點(diǎn)）,不同方向有不同的無窮遠(yuǎn)點(diǎn)。各方向的無窮遠(yuǎn)點(diǎn)都在一條廣義直線上。有限點(diǎn)都不在無窮線上。2022/7

19、/2851常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室 1-5 平面幾何不變體系的組成規(guī)律點(diǎn)與剛片之間的聯(lián)結(jié)方式規(guī)律1 ：一個(gè)剛片與一個(gè)結(jié)點(diǎn)用兩根鏈桿相連，且三個(gè)鉸不在一條直線上，則組成幾何不變整體，且沒有多余約束。上述裝置也稱為二元體 在一個(gè)體系上增加、撤除二元體不改變體系的幾何組成； 稱為簡(jiǎn)單的裝配格式。簡(jiǎn)單裝配凡本身幾何不變者均可視為剛片。如：基礎(chǔ)、桿件、擴(kuò)大的幾何不變的整體等。2022/7/2852常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室規(guī)律2裝配規(guī)律4裝配2、兩個(gè)剛片之間的聯(lián)結(jié)方式規(guī)律2 ：兩個(gè)剛片用一個(gè)鉸和一根鏈桿相連，且三個(gè)鉸不在一直線上，則組成幾何不變整體，且沒有多余約束。兩個(gè)剛片用三根鏈桿相連，且三

20、鏈桿不交于同一點(diǎn)，則組成幾何不變整體，且沒有多余約束。2022/7/2853常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室瞬變體系兩個(gè)剛片之間的聯(lián)結(jié)方式（注意） 常變體系聯(lián)結(jié)兩剛片的三個(gè)鉸共線、三個(gè)鏈桿交于一點(diǎn)或彼此平行（不等長(zhǎng)），組成瞬變體系；聯(lián)結(jié)兩剛片的三個(gè)鏈桿共用一頂點(diǎn)或彼此平行且等長(zhǎng)，則組成常變體系。2022/7/2854常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室復(fù)合裝配格式 以上規(guī)律的每個(gè)鉸都可以用交于該鉸的兩根鏈桿代替。 聯(lián)結(jié)三剛片的三個(gè)鉸如在同一直線上，則組成瞬變體系。以上固定兩剛片的方式稱復(fù)合裝配格式。規(guī)律3裝配3、三個(gè)剛片之間的聯(lián)結(jié)方式規(guī)律3 ：三個(gè)剛片用三個(gè)鉸兩兩相連，且三個(gè)鉸不在同一直線上，則組成幾

21、何不變的整體，且沒有多余約束。規(guī)律3也稱為三角形規(guī)律：一個(gè)鉸結(jié)三角形是沒有多余約束的幾何不變體；2022/7/2855常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室三個(gè)剛片之間的聯(lián)結(jié)方式2022/7/2856常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室體系組成的分析的步驟從基礎(chǔ)出發(fā)進(jìn)行裝配 先將基礎(chǔ)視為基本剛片，與周圍結(jié)點(diǎn)、剛體按基本裝配格式，逐步擴(kuò)大基本剛片，直至形成整個(gè)體系。當(dāng)基礎(chǔ)與體系的約束超過3時(shí)，常采用此裝配方式。 2022/7/2857常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室從內(nèi)部剛片出發(fā)進(jìn)行裝配先取體系內(nèi)部一個(gè)或幾個(gè)剛片作為基本剛片，與周圍結(jié)點(diǎn)、剛體按基本裝配格式，逐步擴(kuò)大基本剛片，直至形成整個(gè)體系。當(dāng)基礎(chǔ)與體系的約束

22、等于3時(shí)，一般采用此裝配方式。 剛片I(ADC)和剛片II(BEC) 由 鉸C和鏈桿DE聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為一大剛片，與基礎(chǔ)用三鏈桿固定。剛片I(BCF)和剛片II(DEA) 由鏈桿AB、CD、EF聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為一大剛片，與基礎(chǔ)用三鏈桿固定。2022/7/2858常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室剛片I(ABC)和剛片II(ADE) 由 鉸A和鏈桿CD聯(lián)結(jié)成一幾何不變的整體，可視為一大剛片，與基礎(chǔ)用三鏈桿固定。去掉鏈桿AB或CD，根據(jù)三角形規(guī)律，體系為一幾何不變的整體。因此整個(gè)體系為有一個(gè)多余約束的幾何不變體系。CABD2022/7/2859常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室

23、IIIIIIIIIIII3. 鏈桿和剛片可以相互轉(zhuǎn)化。有時(shí)把鏈桿作為剛片分析, 有時(shí)把曲桿或擴(kuò)大的剛片看作鏈桿分析，三角形也并不總是被看作一個(gè)剛片， 必要時(shí)應(yīng)把它拆分成鏈桿， 甚至可以把一種形式的剛片化為另一種形式的剛片。三個(gè)剛片用三個(gè)鉸兩兩相連，且三個(gè)鉸不在同一直線上，則組成幾何不變體系。三個(gè)剛片用三個(gè)鉸兩兩相連，且三個(gè)鉸不在同一直線上，則組成幾何不變體系。2022/7/2860常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室三剛片體系中虛鉸在無窮遠(yuǎn)處的情況（1）一鉸無窮遠(yuǎn)無窮遠(yuǎn)虛鉸之兩平行鏈桿與另二鉸連線不平行，體系為幾何不變?nèi)羝叫校w系為瞬變?nèi)羝叫?，且三者等長(zhǎng)，體系為常變2022/7/2861常州大學(xué)機(jī)械

24、工程學(xué)院力學(xué)教研室（2）兩鉸無窮遠(yuǎn)兩無窮遠(yuǎn)虛鉸之兩對(duì)平行鏈桿互不平行，體系為幾何不變兩對(duì)平行鏈桿相互平行（四桿皆平行），體系為瞬變兩對(duì)平行鏈桿相互平行且相等，體系為常變2022/7/2862常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室（3）三鉸無窮遠(yuǎn)平面上所有無窮遠(yuǎn)點(diǎn)均在同一直線上，體系是瞬變。若三對(duì)平行鏈桿又各自等長(zhǎng)，體系是常變的。2022/7/2863常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室III體系幾何構(gòu)造分析例題例1-1三鉸不共線，根據(jù)規(guī)律3，體系為幾何不變體系，且沒有多余約束。III2022/7/2864常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室例1-2三鏈桿1、2、3交于一點(diǎn)，根據(jù)規(guī)律4，體系為瞬變體系。II1231

25、234IIIIII三鉸不共線，根據(jù)規(guī)律3，體系為幾何不變體系，且沒有多余約束。例1-3I2022/7/2865常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室例1-4IIIIII123二元體例1-52022/7/2866常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室例1-6規(guī)律3 ：三個(gè)剛片用三個(gè)鉸兩兩相連，且三個(gè)鉸不在同一直線上，則組成幾何不變的整體，且沒有多余約束。例1-72022/7/2867常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室例1-8如果按圖(c)所示選取三角形CFDE和AGBE作為基本剛片，則將得出錯(cuò)誤的結(jié)論。CFDE和AGBE是鉸結(jié)四邊形，為幾何可變，不能選作剛片。2022/7/2868常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室3、

26、結(jié)論：體系幾何不變，無多余約束。1、拆去支座鏈桿，分析上部體系。2、在上部體系中拆去二元片，選取剛片、，如圖（b)所示。三個(gè)剛片之間的聯(lián)結(jié)符合三剛片規(guī)則。例1-92022/7/2869常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2、按兩剛片規(guī)則分析：取桿件AC和BD為基本剛片，在基本剛片上增加二元片后形成組合剛片和(圖(b)，I和之間由鉸D和不通過該鉸的鏈桿1和鏈桿2相聯(lián)。1、拆去支座鏈桿，分析上部體系。3、結(jié)論；體系幾何不變，有一個(gè)多余約束(鏈桿1或鏈桿2)。例1-102022/7/2870常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室 1、對(duì)圖(a)所示體系依次拆除二元片如圖(b)所示。3、結(jié)論體系幾何不變，無多余約束

27、。討論：分析本例的常見錯(cuò)誤是按圖(c)所示選取剛片，顯然在剛片間缺少約束，而鏈桿DB和BF以及B支桿未被使用。2、選取剛片、和，三個(gè)剛片由虛鉸（1，2）、（2，3）和（1，3）兩兩相聯(lián)。其中，虛鉸（1，3）為無窮遠(yuǎn)，虛鉸（1，2）和虛鉸（2，3）的連線與形成無窮遠(yuǎn)虛鉸（1，3）的平行線間有夾角。例1-112022/7/2871常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室不在一條直線上的三個(gè)虛鉸兩兩相聯(lián)，滿足三剛片規(guī)則。結(jié)論：體系幾何不變，無多余約束。例1-12例1-13結(jié)論：瞬變結(jié)構(gòu)。2022/7/2872常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室四、應(yīng)注意的問題1) 剛片必須是內(nèi)部幾何不變的部分。 不能把圖a中的EF

28、GD取作剛片（圖b）3) 判斷多余約束的個(gè)數(shù)時(shí)，內(nèi)部多余約束也應(yīng)考慮在內(nèi)。2) 在得出結(jié)論時(shí), 應(yīng)寫明體系的幾何構(gòu)造特性, 還應(yīng)寫明有幾個(gè)多余約束.矩形剛片有三個(gè)多余約束。4) 瞬變體系必有多余約束。2022/7/2873常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室習(xí)題訓(xùn)練2022/7/2874常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室2022/7/2875常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室返 回2022/7/2876常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室1-8 幾何構(gòu)造與靜力特性的關(guān)系一、靜定結(jié)構(gòu)的靜力特性 無多余約束的不變體系稱為靜定結(jié)構(gòu)，在任意荷載下，它們的解答是唯一的，靜力特性是靜力平衡方程個(gè)數(shù)與未知約束力的個(gè)數(shù)相等，體系

29、的全部反力和內(nèi)力，可由靜力平衡條件唯一確定。二、超靜定結(jié)構(gòu)的靜力特性 有多余約束的不變體系稱為超靜定結(jié)構(gòu)，靜力特性是靜力平衡方程個(gè)數(shù)少于未知約束力的個(gè)數(shù)，體系的反力和內(nèi)力，無法由靜力平衡條件確定。對(duì)應(yīng)于任一荷載，能滿足平衡條件的有無數(shù)解，因而解答不是唯一的。2022/7/2877常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室三、可變體系的靜力特性 體系不能保持平衡，是可變的。靜力特性是靜力平衡方程個(gè)數(shù)多于未知約束力的個(gè)數(shù)，是無解的。四、瞬變體系的靜力特性2022/7/2878常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室當(dāng) 時(shí)，（1）當(dāng)沒有豎向荷載Fy，而只有水平荷載Fx作用時(shí)不定值不定值 體系的反力和內(nèi)力不能由平衡條件確定

30、，是超靜定問題。2022/7/2879常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室（2）當(dāng)沒有水平荷載Fx ，而只有豎向荷載Fy作用時(shí) 體系的反力和內(nèi)力為無窮大，實(shí)際上是不可能的，因而體系不能保持平衡，是可變的。2022/7/2880常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室體系要保持平衡，必定產(chǎn)生變形。假設(shè)，則兩桿應(yīng)變?yōu)榧僭O(shè)3號(hào)鋼3號(hào)鋼屈服點(diǎn)應(yīng)變桿件的應(yīng)力已超屈服極限，而實(shí)際變形也比這大很多。2022/7/2881常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室1. 幾何可變體系是否在任何荷載作用下都不能平衡？ 六、習(xí)題分析提示：如圖。 2. 有多余約束的體系一定是超靜定結(jié)構(gòu)嗎？ 3. 圖中的哪一個(gè)不是二元體(或二桿結(jié)點(diǎn))？ 4. W

31、0 是保證體系為幾何不變的必要和充分條件嗎？2022/7/2882常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室3. 圖示體系作幾何分析時(shí)，可把A點(diǎn)看作桿1、桿2形成的瞬鉸。一、判斷題 1. 瞬變體系的計(jì)算自由度一定等零。2. 有多余約束的體系一定是幾何不變體系。4. 圖示體系是幾何不變體系。題3圖題4圖2022/7/2883常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室3. 圖示結(jié)構(gòu)為了受力需要一共設(shè)置了五個(gè)支座鏈桿，對(duì)于保持其幾何不變來說有 個(gè)多余約束，其中第 個(gè)鏈桿是必要約束，不能由其他約束來代替。2. 三個(gè)剛片每?jī)蓚€(gè)剛片之間由一個(gè)鉸相連接構(gòu)成的體系是 。1. 體系計(jì)算自由度W0是保證體系幾何不變的 條件。二、選擇填空

32、 A.必要 B.充分 C.非必要 D. 必要和充分A21 A.幾何可變體系 B. 無多余約束的幾何不變體系 C.瞬變體系 D.體系的組成不確定D2022/7/2884常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室4.多余約束”從哪個(gè)角度來看才是多余的?（ ） A.從對(duì)體系的自由度是否有影響的角度看 B.從對(duì)體系的計(jì)算自由度是否有影響的角度看 C.從對(duì)體系的受力和變形狀態(tài)是否有影響的角度看 D.從區(qū)分靜定與超靜定兩類問題的角度看A5.下列個(gè)簡(jiǎn)圖分別有幾個(gè)多余約束： 圖a 個(gè)約多余束 圖b 個(gè)多余約束 圖c 個(gè)多余約束 圖d 個(gè)多余約束 01322022/7/2885常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室6.圖a 屬幾何

33、 體系。 A.不變，無多余約束 B.不變，有多余約束 C.可變，無多余約束 D.可變，有多余約束圖b屬幾何 體系。 A.不變，無多余約束 B.不變，有多余約束 C.可變，無多余約束 D.可變，有多余約束 BA2022/7/2886常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室7.圖示體系與大地之間用三根鏈桿相連成幾何 的體系。 A.不變且無多余約束 B.瞬變 C.常變 D. 不變，有多余約束B 8.圖示體系為： A.幾何不變無多余約束 B.幾何不變有多余約束 C.幾何常變 D.幾何瞬變。A題7圖題8圖2022/7/2887常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院力學(xué)教研室9.圖示體系的計(jì)算自由度為 。 A. 0 B. 1 C. -1 D. -2 D三、考研題選解1. 三個(gè)剛片用不