Лекции по строительной механике стержневых систем. Часть 3: Статически неопределимые системы. Метод сил. Крамаренко А.А - 42 стр.

UptoLike

Рубрика: 

79 80
δδδδ
δδδδ
δδδδ
δδδδ
=δ
nnnj2n1n
inij2i1i
n2j22221
n1j11211
KK
KKKKKK
KK
KKKKKK
KK
KK
.
Число строк и столбцов этой матрицы равно степени стати-
ческой неопределимости сооружения n, т.е. матрица
δэто квад-
ратная матрица. С учётом теоремы о взаимности перемещений
матрица
δ симметрична. В силу разрешимости системы уравне-
ний (16.20) матрица внешней податливости основной системы
метода сил является невырожденной, так как её определить не
равен нулю (det
δ 0).
Хматрица усилий в лишних связях сооружения, или мат-
рица неизвестных метода сил.
=
)p(
n
)2(
n
)1(
n
)p(
i
)2(
i
)1(
i
)p(
2
)2(
2
)1(
2
)p(
1
)2(
1
)1(
1
XXX
XXX
XXX
XXX
X
K
MMMM
K
MMMM
K
K
.
Δ
F
матрица перемещений по направлению неизвестны ме-
тода сил в основной системе от заданного силового воздействия,
или матрица свободных членов системы канонических уравнений
метода сил.
ΔΔΔ
ΔΔΔ
ΔΔΔ
ΔΔΔ
=Δ
)p(
nF
)2(
nF
)1(
nF
)p(
iF
)2(
iF
)1(
iF
)p(
F2
)2(
F2
)1(
F2
)p(
F1
)2(
F1
)1(
F1
F
K
MMMM
K
MMMM
K
K
.
Число строк в матрицах Х и
Δ
F
равно степени статической
неопределимости сооружения n, а число столбцовчислу ком-
бинаций внешних нагрузок р (постоянной и временных).
Элементы матриц
δ и Δ
F
это перемещения в основной сис-
теме метода сил по направлению усилий в удаленных связях X
i
,
соответственно, от единичных значений этих усилий и заданной
нагрузки. Упомянутые перемещения
δ
ii
, δ
ij
, Δ
iF
можно вычислить
в матричной форме, используя соотношение (13.18):
δ = L
T
B L, (16.21)
Δ
F
= L
T
B L
F
. (16.22)
L – матрица необходимых для расчёта сооружения на сило-
вое воздействие внутренних усилий (изгибающих моментов, по-
перечных и продольных сил) в основной системе метода сил от
X
1
= 1, X
2
= 1, …, X
j
= 1, …, X
n
= 1.
L = [L
1
L
2
… L
j
… L
n
],
=
j
j
j
j
N
Q
M
L.
Число столбцов матрицы L равно числу неизвестных метода
сил n, а число строк блоков M
j
,
Q
j
, N
j
этой матрицы определяется
характером внешней нагрузки и числом грузовых участков со-
оружения.
Для k-го грузового участка с равномерно распределённой на-
грузкой
                        ⎡ δ11 δ12 K δ1 j K δ1n ⎤                                               ⎡ Δ(1) Δ( 2) K Δ( p ) ⎤
                        ⎢δ δ K δ K δ ⎥                                                         ⎢ (11F) (12F)      1F
                                                                                                                  (p) ⎥
                        ⎢ 21 22             2j       2n ⎥                                         Δ
                                                                                               ⎢ 2F 2F   Δ     K Δ 2F ⎥
                        ⎢K K K K K K ⎥                                                         ⎢ M         M M M ⎥
                   δ=⎢                                  ⎥.                              Δ F = ⎢ (1) ( 2)              ⎥.
                        ⎢ δi1 δi 2 K δij K δin ⎥                                                                  (p)
                                                                                               ⎢ Δ iF Δ iF K Δ iF ⎥
                        ⎢K K K K K K ⎥                                                         ⎢ M
                        ⎢                               ⎥                                      ⎢           M M M ⎥⎥
                        ⎢⎣δ n1 δ n 2 K δ nj K δ nn ⎥⎦                                          ⎢⎣ Δ(nF
                                                                                                    1)
                                                                                                         Δ(nF
                                                                                                            2)
                                                                                                               K Δ(nF
                                                                                                                   p)
                                                                                                                      ⎥⎦
    Число строк и столбцов этой матрицы равно степени стати-          Число строк в матрицах Х и ΔF равно степени статической
ческой неопределимости сооружения n, т.е. матрица δ – это квад-   неопределимости сооружения n, а число столбцов – числу ком-
ратная матрица. С учётом теоремы о взаимности перемещений         бинаций внешних нагрузок р (постоянной и временных).
матрица δ симметрична. В силу разрешимости системы уравне-            Элементы матриц δ и ΔF – это перемещения в основной сис-
ний (16.20) матрица внешней податливости основной системы         теме метода сил по направлению усилий в удаленных связях Xi,
метода сил является невырожденной, так как её определить не       соответственно, от единичных значений этих усилий и заданной
равен нулю (det δ ≠ 0).                                           нагрузки. Упомянутые перемещения δii, δij, ΔiF можно вычислить
    Х – матрица усилий в лишних связях сооружения, или мат-       в матричной форме, используя соотношение (13.18):
рица неизвестных метода сил.                                                                 δ = LT B L,                           (16.21)
                            ⎡X (1) X ( 2) K X ( p) ⎤                                                   T
                                                                                             ΔF = L B LF.                          (16.22)
                            ⎢ 1(1) 1( 2)        1
                                                 ( p) ⎥               L – матрица необходимых для расчёта сооружения на сило-
                              X
                            ⎢ 2      X  2   K  X 2 ⎥              вое воздействие внутренних усилий (изгибающих моментов, по-
                            ⎢ M       M M M ⎥
                     X = ⎢ (1) ( 2)                   ⎥.          перечных и продольных сил) в основной системе метода сил от
                                                 ( p)
                            ⎢X i X i K X i ⎥                      X1 = 1, X2 = 1, …, Xj = 1, …, Xn = 1.
                            ⎢ M       M M M ⎥⎥                                                                             ⎡M ⎤
                            ⎢                                                                                              ⎢ j⎥
                            ⎢⎣X (n1) X (n2) K X (np) ⎥⎦                        L = [L1 L2 … Lj … Ln],                 Lj = ⎢Qj ⎥ .
    ΔF – матрица перемещений по направлению неизвестны ме-                                                                 ⎢N ⎥
                                                                                                                           ⎣ j⎦
тода сил в основной системе от заданного силового воздействия,        Число столбцов матрицы L равно числу неизвестных метода
или матрица свободных членов системы канонических уравнений       сил n, а число строк блоков Mj, Qj, Nj этой матрицы определяется
метода сил.                                                       характером внешней нагрузки и числом грузовых участков со-
                                                                  оружения.
                                                                      Для k-го грузового участка с равномерно распределённой на-
                                                                  грузкой




                              79                                                                    80