虚功原理和结构的位移计算习题解读课件

1、9.1 位移计算概述9.2 虚功和虚功原理 9.3 单位荷载法计算位移和位移计算的一般公式9.4 荷载作用下的位移计算 9.5 图乘法9.6 温度变化时的位移计算9.7 支座移动时的位移计算9.8 线性变形体系的互等定理 *9.9 空间刚架的位移计算公式 9 虚功原理和结构的位移计算（7 课时） 本章小结 本章主要讨论应用虚功原理计算静定结构的位移。位移计算一方面是计算结构位移的需要，另一方面又为超静定结构的内力计算做准备。 （1）虚功原理是力学中的基本原理。虚功和虚功方程的特点是力系与位移无关。所以，在有一组给定的力系时，可以虚设一位移状态，求未知的约束力；在有一组给定的变形时，可以虚设一力

2、系状态，求未知的位移。 （2）位移计算的方法是单位荷载法。单位荷载法计算位移的基本公式是 （3）荷载作用下的位移计算。对弹性材料，应变表达式为位移计算公式（这里有两套内力状态 ：一套是产生实际应变的荷载作用的内力，另一套是虚设力系的内力。） 各种不同结构有位移计算的简化公式。 （4）计算荷载作用下梁和刚架的位移时，可应用图乘法代替积分计算。注意图乘的分段和叠加的技巧。 （5）温度作用引起的位移计算、应变表达式为温度作用引起的位移计算公式 （6）支座移动在静定结构引起的位移属于刚体位移，计算公式为 ；关键是正确计算作功的支座反力。 （7）位移计算中遇到的符号及正负号确定较多，关键是功的正负号规定

3、，即力与位移的乘积的正负号规定。当力与位移方向一致时，乘积为正，反之为负；图乘法中是A与yC于杆件同一边时，乘积为正，反之为负。（8）互等定理是另一基本原理。应理解位移互等定理及反力互等定理在各种不同变形条件下的意义及应用。位移互等定理可应用于静定结构和超静定结构；而反力互等定理在超静定结构中才有用。 课外作业 P160 P163第一次 9.9 、9.10第二次 9.21 、9.24第三次 9.22 、 9.25 第四次 9.28 、 9.30 、9.319.89.9 求图示桁架结点C的竖向位移（弹性模量E2.1108kPa）。【解】9.8 各杆截面相等，A30cm2。2m2m10kNAB5m

4、3m5m3m10kNCC10AB100-105200-105(kN)1010202012.512.5AB0.50-0.5510-0.550.511C1009.9 各杆截面面积分别注于杆边，单位为cm2。5m20kNABC(20)(20)(20)(50)(50)(35)(35)5m5m【解】ABC01011-0.551-0.55 20ABC1000-10500-105(kN)9.10 求图示桁架结点C的水平位移，各杆EA相等。【解】aPABCaDPABCD-P-P0P201ABCD-1-10209.21 求D点的挠度，EI常数。ABl/2l/3Pl/2DCABPl/4PDCPl/6【解】AB2l

5、/9DCl/619.22 求C点的挠度。已知P9kN，q15kN/m，梁为18号工字钢，I1660cm4，h18cm，E2.1108kPa。CABP0.9m1.5m1.5mDq【解】CABD8.1(16.875)12.825(kNm)CABD10.75(m)aDABCq9.24 求图示刚架C点的水平位移。DABC111/21/21DABCaa【解】9.25 求图示三铰刚架E点的水平位移和截面B的转角，设各杆EI常数。aDABCqEABC1/21/21/21/21(a)1/41/41/41/4DABC1/4(1/8)【解】aDABCqE1/41/41/41/4DABC1/4(1/8)1/21/2

6、1/21/2DABC11E9.28 求图示刚架因温度改变引起的D点的水平位移。已知各杆由18号工字钢制成，截面高度h=18cm，0.00001(1/C)。4mDABC【解】DABC12/32/314(m)M4N2/32/319.30 设支座A有给定位移x、 y 、 、试求K点的竖向位移v、水平位移u和转角。Aa3aaKyx【解】AK1AK11a13aAK11【解】1111/31m9.31 静定多跨梁支座移动如图所示，计算D点的竖向位移1、水平位移2 、转角3。3mABCD3m1m1cm2cm0.01弧度1/3m111/3m4/3【解】1111/31m9.31 静定多跨梁支座移动如图所示，计算D

7、点的竖向位移1、水平位移2 、转角3。3mABCD3m1m1cm2cm0.01弧度1/3m111/3m4/31/31/3m9.32 三铰刚架支座B向右移动1cm，计算C点的竖向位移1、水平位移2 和铰C左右两截面的相对转角3。3mABC【解】ABC11/22/3ABC13/81/211ABC图示桁架各杆温度均匀升高 t，材料线膨胀系数为，试求 C 点的竖向位移。aABCaa建筑力学（第二版）张曦 主编习题153 图示桁架各杆截面均为 试求：(a) C点的竖向线位移；(b) 角ADC的改变量 .d2PPPABCDE2PPP2P2P2P2P3P解：（1）作 图2PPP2P2P2P2P3P（2） 求

8、C点的竖向线位移（3）求角ADC的改变量习题15-5 图乘法求指定位移。(a) 求最大挠度。EIABl/3l/3l/3PP解：l/4Pl/3Pl/3l/6最大挠度为跨中点竖向位移。解：20kN/mABC2m2mEI216040(10)(m)(b) 求 。4m3m(c) 求 。(2)ABCEI2EI1kN/m1kN4mABC121227ABC解：447(m)181818186m解：DABC2kN/mDABCABC18(9)33331(m)EI常数(d) 求 并勾绘变形曲线 。18181818DABC18(9)ABC(m)333310.50.50.50.5DABC1DABCD变形曲线EI常数aaPPaaABCDABC(e) 求铰C 左右两截面相对转角及CD两点距离改变，并勾绘变形曲线。解：aaABC111111ABCABCD11ABC变形曲线习题15-6 图示