组合梁结构受荷载情况如图4-3-20(a)所示。已知P(来学网)0=10kN,P=15kN,M=40kN·m,q=1.6kN/m。试求固定端A的约束反力。
正确答案:
系统为静定结构,没有自由度,是不能动的。为了求约束反力,须将相应约束解除以相应约束反力代替,并视约束反力为主动力。这样,系统就有了自由度,有虚位移,即可根据虚位移原理求出相应的约束反力。
首先解除支座A的转动约束,代以反力偶M,将固端支座改为铰支座。此时AB可绕A转动,DC杆绕D转动,BC杆作平面运动,速度瞬心为I点。
设AB杆有一虚位移δ,相应地CD杆有却δ,BC杆的虚位移为δ。于是得图4-3-20(b)所示的虚位移图。
根据虚位移原理有:

这里所计算的虚功,全用力矩之功来计算。为求M需找出虚位移δ、δ与δ的关系。

其中用到n个尺寸由几何关系求得,即
KI=1.6,KE=1.2
将δ、δ代入方程,并注意到Q=2×q=3.2kN,可得
Mδ-20δ-3.2δ-12.99×1.2×1.25δ+7.5×1.6×1.25δ+40×0.5δ=0因为δ≠0,故得
M=7.685kN·m
其次,解除支座A的铅垂约束,代以对应的铅垂反力Y,并将该力视为主动力;将支座A改造如图4-3-20(c)所示,此支座表示既不能水平移动,又不能转动。
刚架原是静定结构,当A处铅垂约束去掉后,刚架具有一个自由度,有虚位移。此时,AB杆可作平动,BC杆作平面运动、其瞬心与C重合,故CD杆不动。给A点一虚位移δr,则δr=δr,由虚功方程

因δr≠0,故得

最后,解除支座A的水平约束,代以相对应的约束反力X,并将该力视为主动力;将支座A改造为如图4-3-20(d)所示,此支座表示既不能铅垂移动,又不能转动。
解除支座A的水平约束后,系统有一个自由度。此时,AB杆可作平动,CD杆绕D转动,BC杆作平面运动,其瞬心为I点,如图4-3-20(d)所示。
给AB杆一虚位移δr,相应的BC杆、CD杆分别有虚位移δθ和δ

其中