Расчёт деформируемых стержневых систем методом перемещений: Методические указания к индивидуальному расчётному заданию по курсу «Строительная механика», страница 21

35

 
откуда                                        S0 = K a ,                                  ( 1.36 )

где  K – матрица  внутренней жёсткости  основной системы МП,

              формируемая как блочная диагональная из матриц внут-

              ренней жёсткости элементов ОСМП:

                                 K = diag [ K1 K2KjKm ] .                 ( 1.37 )

47

 

8

 

36

 

 
          Порядок и структура матрицы Kj  j - го элемента  определяется его типом. Матрицы внутренней жёсткости типовых элементов  в  их локальных ( собственных ) координатных осях  приведены  в  табл. 1.3.  Для  их  построения  использованы  данные стандартных задач ( см. табл. 1.1 ) – столбцы матрицы жёсткости Kj элемента состоят из значений концевых усилий, возникающих от единичных компонентов смещений концевых сечений.       Например, для элемента 2-го типа:

 


при изгибе и растяжении-сжатии.

 
       погонные  жёсткости  j - го  элемента

         Замечание:  сечение bj ( начало ) для элемента 2-го типа всегда назначается у защемлённого конца стержня. 

35

 
          Использование соотношения ( 1.36 ) ( подстановка в ( 1.35 )) даёт второй вариант определения матрицы r внешней жёсткости ОСМП – через матрицу её внутренней жёсткости K, не требующий нахождения усилий в единичных состояниях:

                                                r = aт K a .                                   ( 1.38 )


      Таблица 1.3

37

 
Матрицы  концевых  усилий,   перемещений  концевых  сечений

и   внутренней  жёсткости  типовых  элементов  плоских  стержневых  систем

Тип 1

 
Тип  и  схема элемента

Расчётный

случай

С т р у к т у р а    м а т р и ц

М а т р и ц а  Kj  в н у т р е н н е й   ж ё с т к о с т и   э л е м е н т а

концевых  усилий 

sj,k    ( sj,S )

перемещений

концевых  сечений 

aj,i( от  Zi = 1 )

EIj = const

EAj = const

 

bj

(ej)

 

ej

(bj)

 
 


lj

ij = EIj / lj   и  iN,j = EАj / lj

погонные жёсткости 

j-го элемента

(изгибная и продольная)

Mbj,…

 

Концевые усилия ( > 0)

 
                 Qbj,…

ej

 

bj

 
Nbj,…                                                                        Nej,…

 


Подпись: 37                                          Qej,…

ej

 

bj

 

vbj,i

 

uej,i

 
                     qbj,i

 


Перемещения

концевых

сечений ( > 0)

 

qej,i

 

vej,i

 
                                       

общий

Mbj,…

Qbj,…

Nbj,…

Mej,…

Qej,…

Nej,…

«…» = « k » или « S » 

qbj,i

vbj,i

ubj,i

qej,i

vej,i

uej,i

частный

Dlj = 0;

 Nbj = Nej

 


Mbj,…

Qbj,…

Mej,…

Qej,…

qbj,i

vbj,i

qej,i

vej,i

                  Тип 2

 EIj = const

EAj = const

 
 


 bj

 

ej

 
 

lj

Обозначения  и  правила

знаков концевых усилий

 и перемещений концевых

сечений – такие же,

 как для элемента типа 1,  

но  qej,i  и    Mej,… = 0 

не  описываются

общий

Mbj,…

Qbj,…

Nbj,…

Qej,…

Nej,…

qbj,i

vbj,i

ubj,i

vej,i

uej,i       

частный

Dlj = 0;

Nbj = Nej

Mbj,…

Qbj,…

Qej,…

qbj,i

vbj,i

vej,i