超静定
目录
超静定
在静力学和结构力学中,当静力平衡方程(力和力矩平衡条件)不足以确定结构上的内力和反作用力时,结构是静定不确定的。
数学
根据牛顿运动定律,可用于二维物体的平衡方程为:
∑ F = 0 : {\displaystyle \sum \mathbf {F} =0:} 作用在物体上的力的矢量和为零。
由于有四个未知的力(或变量)(VA、VB、VC 和 HA),但只有三个平衡方程,所以这个联立方程组没有xxx解。 因此,该结构被归类为超静定结构。
为了求解超静定系统(确定其中的各种力矩和反作用力),需要考虑材料特性和变形相容性。
静态确定
如果移除 B 处的支撑,则反应 VB 不会发生,并且系统变得静定(或均衡)。 注意这里系统是完全约束的,系统变成了精确约束的运动学耦合。
此外,如果将 A 处的支撑改为滚轮支撑,反作用力的数量将减少到三个(无 HA),但梁现在可以水平移动; 系统变得不稳定或部分受限——一种机制而非结构。 为了区分这与处于平衡状态的系统受到扰动并变得不稳定时的情况,xxx在这里使用部分约束的短语。 在这种情况下,两个未知数 VA 和 VC 可以通过同时求解垂直力方程和力矩方程来确定。 该解决方案产生与先前获得的结果相同的结果。 然而,除非 Fh = 0,否则不可能满足水平力方程。
静态确定性
描述性地,静定结构可以定义为这样一种结构,如果可以找到与外部载荷平衡的内部作用,则这些内部作用是xxx的。 该结构没有可能的自应力状态,即内力与零外部载荷平衡是不可能的。 然而,静态不确定性是齐次平衡方程组存在非平凡(非零)解。 它表示可能由机械或热作用引起的自应力(在没有外部负载的情况下的应力)的可能性。

从数学上讲,这需要刚度矩阵具有满秩。
静不定结构只能通过包含更多信息(如材料特性和挠度)来分析。 在数值上,这可以通过使用矩阵结构分析和有限元分析等方法来实现。
实际上,当结构包含比稳定性xxx必要的更多的机械约束(如墙、柱或螺栓)时,该结构被称为“静态超定”。