§ 3 虚位移原理的工程应用
y. C. l. l. B. A. . k. x. l. l. E. 0. l. a. 2a. B. A. § 3 虚位移原理的工程应用. 虚位移原理可以解决很多工程中的平衡问题,对一些不满足虚位移原理的条件(如有弹性元件)、或求理想约束的约束反力、桁架中的杆件内力等问题,经过适当变换也可以分析。. F 2. D. E. F 1. A. C. B. 例 4: 图示桁架,各杆长度均为 l , F 1 =10kN , F 2 =15kN 。 试求 : 杆力 F DE , F BC 。. r D.
§ 3 虚位移原理的工程应用
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y C l l B A k x l l E 0 l a 2a B A §3 虚位移原理的工程应用 虚位移原理可以解决很多工程中的平衡问题,对一些不满足虚位移原理的条件(如有弹性元件)、或求理想约束的约束反力、桁架中的杆件内力等问题,经过适当变换也可以分析。
F2 D E F1 A C B 例4:图示桁架,各杆长度均为l,F1=10kN,F2=15kN。试求: 杆力FDE, FBC。
rD rE F2 D E F1 C A A FDE FED C B rB 解: 几何法: 先求FDE, 对具有转动中心的刚体,可用力对转动中心的矩所做的虚功来代替。
I F2 D E EC rE F1 A rC FBC FCB A C B rB 再求FBC
D FAy A A D FDy C A A D A B 例5:结构及其受力如图所示,试求A、D端的约束反力。
E B A
MA dq drC db (1)求 MA dr2 dr1 C D F1 M A B F2 将固定端A变成固定铰链, 解: 将约束力偶变为主动力偶 给出虚位移(如图所示) 确定虚位移的关系
drC db (2)求 FAy dr1 C D F1 M A B FAy F2 drA dr2 将固定端A变成定向支座, 将约束力变为主动力 给出虚位移(如图所示) 确定虚位移的关系
(3)求 FDx C D drD drC A B FDx djCD ICD 将铰链D变成连杆, 将约束力变为主动力 给出虚位移(如图所示) AD=h=btanj
r2 r1 例6:一套滑轮系统悬挂两个重物。设绳和滑轮质量不计。求:重为P1的物体的加速度a1。 自由度1 解:
设有n个质点的质点系,约束皆为理想约束,对于第i个质点:设有n个质点的质点系,约束皆为理想约束,对于第i个质点: 即 给虚位移 动力学普遍方程 解析形式: 任一瞬时,作用在受理想约束的质点系上的主动力与惯性力,在质点系任意虚位移中的元功之和为零。 因此,虚位移原理不仅可以解决静力学问题,也可以解决动力学问题,由于采用动力学普遍方程解决问题相对比较麻烦,拉格朗日在此基础上推出了拉格朗日方程,给工程中建立复杂系统的动力学方程带来极大方便,同学们将在以后的课程中进一步学习。