鉸接、鉸支座與梁撓度

摘要:本文首先說明了鉸接,可動鉸支座,固定鉸支座的異同;然后在有限元仿真中,對比它們對分析結果的影響;最后結合仿真結果和梁撓度積分法計算理論,說明積分法的成立條件。

01 鉸接,可動鉸支座,固定鉸支座

鉸接,用于構件之間:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖1

可動鉸支座,用于構件與支座之間:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖2

固定鉸支座,用于構件與支座之間:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖3

區別與聯系:

01 鉸接用于構件之間,鉸支座用于構件與支座之間;

02 可動鉸支座除了有轉動自由度,還可以移動;固定鉸支座只有轉動自由度,不能移動。


02  可動鉸支座與固定鉸支座對撓度計算的影響

例一,兩端固定鉸支座:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖4

撓度:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖5

例二,一端固定鉸支座,一端可動鉸支座:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖6

撓度:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖7

對比例一和例二可得,可動鉸支座不影響撓度計算。

即使兩端都是可動鉸支座,撓度結果也一樣:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖8

例三,考慮幾何非線性,撓度:

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖9

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖10

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖11

綜合例一,例二,例三可得:

01 幾何線性條件下,對于撓度分析,可動鉸支座和固定鉸支座等效;

02 幾何非線性條件下,對于撓度分析,如果一端(兩端)為可動鉸支座,則撓度結果和幾何線性基本一致,如果兩端都是固定鉸支座,則撓度結果和幾何線性有明顯差異,這不是計算誤差,而是方法差別。


03 積分法計算梁撓度理論

鉸接、鉸支座與梁撓度的圖12

從梁撓度積分理論角度,解釋上文的仿真結果:

01 因為邊界條件只有撓度和轉角兩種形式,固定鉸支座和可動鉸支座在這兩個自由度上是一樣的,所以在幾何線性分析中它們等效。

02 在幾何非線性分析中,幾何條件會不斷的迭代,剛度方程會隨之改變,所以固定鉸支座和可動鉸支座不等效。

從仿真結果角度,也可以得出積分法計算梁撓度理論,撓曲線方程的成立是有條件的:梁軸向變形不影響撓度

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