Член нулевой силы

В области инженерной механики элементом нулевой силы называется элемент (одиночный сегмент фермы) в ферме , который при определенной нагрузке находится в покое: ни в растяжении , ни в сжатии .

Описание

В ферме элемент с нулевой силой часто встречается в точках (любых соединениях внутри фермы), где не применяется внешняя нагрузка, и встречаются три или меньше элементов фермы. Базовые элементы нулевой силы можно идентифицировать путем анализа сил, действующих на отдельный вывод в физической системе.

Если к штифту приложена внешняя сила или момент , то все элементы, прикрепленные к этому штифту, не являются элементами с нулевой силой , если только внешняя сила не действует таким образом, который удовлетворяет одному из правил: ^{[ 1 ]}

Если два неколлинеарных элемента встречаются в ненагруженном соединении , оба являются элементами с нулевой силой.
Если три элемента встречаются в ненагруженном соединении, два из которых лежат на одной прямой, то третий элемент является элементом с нулевой силой.

Для ясности переформулируем: при отсутствии внешних нагрузок на штифтовое соединение существуют два правила, определяющие элементы с нулевой силой: ^{[ 2 ]}

Если соединение фермы имеет только два неколлинеарных элемента и к этому соединению не применяется внешняя нагрузка или реакция опоры, то оба элемента являются элементами с нулевой силой.
Если три элемента образуют соединение, и два из этих элементов лежат на одной прямой, а третий - нет, и к соединению не применяется никакая внешняя нагрузка или реакция опоры, третий неколлинеарный элемент является элементом с нулевой силой.

Причины включения элементов нулевой силы в стропильную систему

Обычной практикой является исключение из фермы элементов с нулевой нагрузкой для упрощения анализа. Хотя абсолютный минималистский дизайн может исключить все элементы нулевой нагрузки из фермы, все же есть веские причины сохранить некоторые из этих компонентов в реальных построенных системах:

Эти элементы могут способствовать устойчивости конструкции, предотвращая коробление длинных и тонких элементов под действием сжимающих сил.
Эти элементы могут повысить жесткость при внесении изменений в нормальную конфигурацию внешней нагрузки, включая динамические и переменные силы.

См. также

Внешние ссылки

Ссылки

^ Инженерная механика, том 1: Равновесие , К. Харцуйкер и Дж. Веллеман.
^ Векторная механика для инженеров: Статика. Бир, Ф.П., Джонстон, Э.Р., и Мазурек, Д.Ф., McGraw-Hill Education, 2015.

[1] Инженерная механика, том 1: Равновесие , К. Харцуйкер и Дж. Веллеман.

[2] Векторная механика для инженеров: Статика. Бир, Ф.П., Джонстон, Э.Р., и Мазурек, Д.Ф., McGraw-Hill Education, 2015.

[ 1 ]

[ 2 ]