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挠度

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挠度(Deflection)是一种用来衡量结构单元(Structural element)受外力下的"相对位置变化量",或者口语简单表达成"变形量"。它可以用角度量或者位移量的方式来表示。在观察某物体的"相对位置变化量"(或称"变形量")之前,可以先了解何为工程上的自由度。此根据自由度 (结构力学)的说明。自由度有两种形式.分别是旋转的自由度及移动的自由度。另外,根据平面构件与立体构件,各有不同的自由度,详见其说明。

某一构件(组)于个外力之下的挠度是直接与该构件(组)的变形量斜率有关,该外力能被用数学的方法归纳其作用,描述构件(组)在该外力下的斜率变化量。挠度可以依靠几种方式做分析计算,例如“标准方程式”(此法只仅仅用在常见的工程结构梁并且外力施加在一个"不连续的"位置上,或者称为“离散的(Discrete location)”位置上。)或者靠其他方法计算,例如:虚功法直接积分法英语Direct integration卡式定律马式定律英语Macaulay's method直接刚性定律英语Direct stiffness method,等等。梁单元(Beam element)的分析以欧拉﹣伯努力栋梁方程为基础,当该结构梁适用平板件或者壳件单元被计算使用平板件或者壳件理论(Theory of plates or shells)。

一个挠度应用的例子在这篇文章中是在建筑物结构中。建筑师和工程师选择材料以为多变的应用需求与供应之上。此梁的是由基础的挠度方法做框架研究(Frame work)下衡量挑选出,或者用其他或前面所述的方法衡量挑选。

研究目的

研究挠度可藉以:

  1. 控制结构节点的变形量。
  2. 提供静不定结构分析额外的条件。

挠度曲线

依照预测之杆件的变形状况,可绘制出杆件的挠度曲线(Deflection curve),又称弹性变形曲线(Elastic curve)。

挠度形成因素

挠度形成的因素有:

  1. 荷重或外力
  2. 温度荷重(Temperature):温度造成材料的变形。
  3. 组合误差(fabrication errors):建造过程的疏误。
  4. 基础沉陷(settlement):包含结构支承下陷或转动。
  5. 其他因素:如材料潜变干缩等。

计算方法

一般在分析挠度时可采用:

  1. 几何方法(the Geometrical method)
    1. 面矩法(Moment-Area method)
    2. 共轭梁法(Conjugate-Beam method)
  2. 能量法(the Energy method)
    1. 虚功法
    2. 卡式定律