平面简单桁架的内力为零的杆怎么求

如题所述

在简单平面桁架中,杆件的数量m与节点的数量n之间存在特定关系。基本三角形框架的杆件数和节点数都是3。添加的杆件数(m-3)与节点数(n-3)的比例为2:1。因此,可以得到m与n的关系式:m+3=2n (3-17)
在设计桁架时,需要计算在载荷作用下桁架中各杆件的内力。为了简化计算,通常会做出以下保守假设:(1)杆件都是直杆,并通过光滑铰链连接;(2)外载荷作用在节点上,且力的作用线位于桁架平面内;(3)忽略杆件本身的重量,或者将重量作为外载荷平均分配在杆件两端的节点上。在这些假设下,每根杆件都可以视为一个二力杆,仅在两端的铰接处受力。这些力的方向只能沿着杆件的轴线,可能是拉力或压力。为了系统化分析,我们假定所有杆件都受到拉力,即在受力图上,将施加在杆件两端节点的力画成背离节点方向。如果某个未知力的值为负,则表示杆件承受压力。
为了确定独立的平衡方程数量,可以依次选取节点作为研究对象。每个节点受到平面共点力系的作用,因此可以写出两个独立的平衡方程。n个节点总共可以提供2n个独立的平衡方程(选择桁架整体或其一段作为研究对象,不会产生新的独立平衡方程)。m个杆件共有m个未知的内力。对于支撑平面的任意力系,平面桁架可求出的支座反力未知量不应超过3个。因此,未知量的总数不应超过m+3个。由式(3-17)可知,独立平衡方程的总数(m+3)不少于未知量总数。因此,求解简单平面桁架(无多余杆件)的各杆件内力问题是静定问题。
计算桁架杆件内力的常用方法包括节点法和截面法。节点法的基本思想是应用共点力系平衡条件,逐一研究桁架上每个节点的平衡。截面法的基本思想是应用平面任意力系的平衡条件,研究桁架由截面切出的某些部分的平衡。
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