前言
影响线是活载作用下结构分析的基本工具,关于影响线的应用问题,对考研而言,考点主要包括两部分,即应用I.L.计算任意荷载下的量值和确定最不利荷载位置。
考频分析
影响线的应用总体而言考频较小,但还是那句话,在有足够的复习时间下,首先要保证的是复习的全面,其次再突出重点。故关于影响线的应用问题也不容忽视。
基本内容
注意到,在影响线中,主要谈到了移动单位力下的影响线,关于移动单位力偶下的影响线是作了拓展(可参考上一篇推文影响线的绘制),I.L.应用中具体荷载形式也相对应的以集中力、均布力为主,偶尔涉及集中力偶,基本不涉及均布力偶,但考虑到知识的完备性,同前文一样,关于力偶的部分仍作以拓展。
已知移动单位力Fp=1下的影响线可以用来求任意集中力与任意分布力下的量值。
弯矩M与反力的具体量值一般易求,这里需要特别注意的是剪力FQ量值的求法,原因在于集中力处剪力有突变。
看下例
已知移动单位力偶M=1下的影响线可以用来求任意集中力偶与任意分布力偶下的量值。
剪力FQ与反力的具体量值一般易求,这里需要特别注意的是弯矩M量值的求法,原因在于集中力偶处弯矩有突变。
看下例
当结构上既作用集中力与分布力,又作用集中力偶与分布力偶时,要求解某量值,则需分开绘制单位力与单位力偶下的影响线,再分别计算力下的量值与力偶下的量值,最后求和即可。见下例
该题的求解过程综合了前面两例,你能独立做出来吗?
注:关于影响线的应用题目中,你是否发现了基本不涉及桁架结构呢?因为利用桁架结构的影响线求量值太过简单了,只有作用在结点上的集中荷载,完全没有考察的必要。
绘出所求量值影响线,将均布荷载满布正号区,得该量值的最大正值,将均布荷载满布负号区,得该量值的最大负值。
我们知道,静定结构的影响线由直线组成,矩形形的影响线其最不利荷载位置可直观确定,对非矩形的影响线,可分为单折线形与多折线形,其最不利荷载位置不好直接确定,大部分情况下需要进行一定的试算。
a.单折线形影响线
也称为三角形的影响线,包括以下几种(直角三角形最不利荷载位置也可通过观察直接进行判断)
重要结论:在荷载总数不变时,量值S若取得极值,则必有一个集中荷载作用在影响线的顶点。
临界荷载:某集中力作用在影响线顶点时,荷载组不论是向左作微量移动还是向右作微量移动,量值都将减小。该集中力称为临界荷载,记为FPcr,荷载位置记为临界位置。
该公式表明
临界荷载FPcr作用于影响线的顶点,将FPcr计入哪一侧,则哪一侧荷载的平均集度就大些。
注:临界荷载定义是由向左或向右的微量移动上的,故其求出的只是量值S的极值,荷载组在移动过程中,可能会有多个极值,需要分别求出,再在极值中取最大值即为量值S的最大值,此时荷载组的位置称为最不利荷载位置。
b.多折线形影响线(仅作了解)
类似下图的影响线,由多折线组成
重要结论:量值S若取得极值,则必有一个集中荷载作用在影响线的某一个顶点。
多折线形影响线下最不利荷载位置的求解,因考试基本不会涉及,故在此省略。值得提的一点是,临界荷载的判别公式的推导都是基于量值S的变化量ΔS变号,列出ΔS的表达式,在三角形影响线中,只有两侧,一侧斜率为正,一侧斜率为负,再作约分与移项就可得上面的一组三角形影响线FPcr不等式。在多折线形影响线中,也是同理;具体可参考教材。
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知识点:静定结构影响线的应用
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