平面桁架
平面桁架是满足以下条件的刚性构架:
- 构架的杆件全部位于同一平面内。
- 杆件的端部通过无摩擦的销钉连接。
- 所有外载荷都位于构架平面内,且仅作用在节点上。这意味着忽略了杆件自重产生的弯曲效应,因为所有的外载荷(包括杆件的自重)都被假定作用在节点上。
由此可见,平面桁架的每个杆件仅在其两端受到力的作用,因此是二力杆。作用在杆件上的力的作用线将沿着杆件的中心线。
显然,许多实际结构会与这些条件有相当大的偏差。例如,杆件的端部通常是焊接在一起的,而不是通过光滑的销钉或铰链连接,从而在结构中引入了额外的刚度。在某些结构中,外载荷可能施加在导致杆件发生明显弯曲的位置。在假定结构可视为平面桁架的前提下,由计算出的轴向力引起的结构中的应力(单位面积上的力)被称为主应力。由于偏离平面桁架条件而引起的应力被称为次应力。在大多数实际问题中,主应力远大于次应力,以至于这些次应力可以忽略不计。在接下来的段落中,我们将讨论确定平面桁架中轴向力的几种方法。