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1、几何不变体系的基本组成规则 计算自由度Wp计算自由度W0 体系缺少联系,几何可变;p计算自由度W=0 体系具有足够多的联系;p计算自由度W0 体系有多余联系;W0(或体系本身W3)只是体系几何不变的必要条件,不是充分条件!几何不变体系,且无多余联系 体系本身W=3 C A B 三铰拱 假设不动河北赵州桥p三刚片规则:三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两相联,所组成的 体系是几何不变,且没有多余联系。赵州桥始建于隋代,由匠师李春设计建造,已有1400余年历史。思考:三铰共线,会如何?1.三刚片规则 C B AF C发生微小位移之后,即转化为几何不变的体系称为瞬变体系能在工程中使用吗?由C铰点平
2、衡条件可知,AC和BC杆轴力为:三个铰共线不能在工程中使用!1.三刚片规则分析桁架时,用二元体规则更为方便!刚 片链杆链杆铰结点二元体:两根不在一直线上的链杆联结一个新结点的构造,称为二元体。p二元体规则:在一个刚片上增加一个二元体,仍为几何不变体系,且无多余联系。本质与三刚片规则相同p推 论:在体系上增加或减少二元体,不改变原体系的几何构造性质。几何不变,且无多余联系2.二元体规则 刚片链杆铰 刚片思考:铰结三角形的几何组成还可以怎么看?p两刚片规则:两个刚片用一个铰和一个不通过此铰的链杆相联,为几何不变体系,且没有多余联系。本质与三刚片规则相同有时用两刚片规则来分析比较方便!两刚片用三根链
3、杆相联,如何?3.二刚片规则假设刚片不动 刚片 刚片DCBA先讨论两根链杆相联时的运动情况:o两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰,这个铰的位置随转动而改变,这种铰称为虚铰。虚铰 刚片 刚片DCBAFE几何不变且没有多余联系虚铰op推论:两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相联,为几何不变体系,且没有多余联系。思考:三根链杆如果全平行或交于一点,会如何?不全平行也不交于同一点3.二刚片规则(a)三链杆交于一点二刚片三链杆相联情况:o(b)三链杆完全平行 (不等长)(c)三链杆完全平行 (在刚片异侧)(d)三链杆完全平行 (等长)几何可变体系:瞬变,常变 瞬 变瞬 变瞬 变常 变3.二
4、刚片规则【例】对所示体系进行几何组成分析。ABDCE刚片解:刚片用两刚片规则几何不变体系且无多余联系!链杆AB、CD和支座链杆E,解 析:n运用哪个规则,就要根据规则,选刚片,再看刚片之间怎么联系的。n所有的刚片和联系都要用到,而且只能使用一次。地基和杆件BCE作为刚片三者不平行且不交于一点用三刚片规则怎么分析?p三个基本组成规则实质是一个规则,即三刚片规则。p凡是按照这些规则组成的体系,都是几何不变体系且没有多余联系。p如果体系除了符合上述组成规则之外,还有另外的联系,便是具有多余联系的几何不变体系,多余联系的数目等于这些另外的联系数目。p几何构造分析时,所有的刚片和联系都用到,且只能用一次。小 结