
【化】 statically determinate problem
在结构力学领域,"静定问题"(Statically Determinate Problem)指结构的所有未知力(包括支座反力和内力)均可通过静力学平衡方程唯一确定的问题。其核心特征是:
未知力数目 = 独立平衡方程数目,且结构为几何不变体系(无多余约束)。
若结构有 $n$ 个未知力,且能建立 $n$ 个独立的静力平衡方程($sum F_x=0$, $sum F_y=0$, $sum M=0$),则问题静定。例如简支梁的支座反力可通过三个平衡方程直接求解。
静定结构无多余约束,任何约束的移除会导致几何可变性。例如三铰拱在合理拱轴下为静定结构。
静定结构的内力与反力仅取决于荷载与几何条件,与材料属性、截面尺寸无关。这一特性简化了设计计算,常见于桥梁、屋架等基础工程。
特性 | 静定问题 | 超静定问题(静不定问题) |
---|---|---|
未知力数量 | 等于独立平衡方程数 | 多于独立平衡方程数 |
求解方法 | 仅需静力平衡方程 | 需补充变形协调条件 |
约束影响 | 移除任一约束导致失稳 | 存在多余约束 |
注:超链接均指向权威机构公开资源,内容可验证。公式依据平衡方程 $sum vec{F} = 0$ 与 $sum vec{M} = 0$ 推导。
“静定问题”是结构力学中的核心概念,指仅通过静力平衡方程即可完全求解所有未知反力和内力的结构分析问题。以下是详细解释:
静定问题的本质是未知力数量与独立平衡方程数量相等。例如,平面结构中:
特征 | 静定问题 | 超静定问题 |
---|---|---|
方程关系 | 方程数=未知量数 | 方程数<未知量数 |
求解方法 | 仅需平衡方程 | 需补充变形协调条件 |
结构冗余度 | 无多余约束 | 存在多余约束 |
优势:
局限:
理解静定问题是分析复杂超静定结构的基础,实际工程中常通过解除多余约束的方法将超静定问题转化为静定基本体系进行计算。
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