Analytical Calculation of Deformations and Kinematic Analysis of a Flat Truss with an Arbitrary Number of Panels

Abstract

Постановка задачи. Разыскиваются аналитические зависимости прогиба и смещения опоры плоской фермы решетчатого вида от числа панелей. Ферма имеет сдвоенную решетку, прямолинейный нижний и приподнятый в средней части верхний пояс. Результаты. Для двух видов нагружения по формуле Максвелла-Мора получены аналитические зависимости прогибов конструкции от нагрузки, размеров и числа панелей. Для обобщения серии частных решений с различным числом панелей ферм на произвольный случай использован метод индукции и аналитические возможности системы компьютерной математики Maple. Для некоторых решений получены асимптотические приближения. Показано распределение усилий в элементах фермы. Выводы. Полученные формулы могут быть использованы в задачах оптимизации и как тестовые для оценки приближенных численных решений. Выявлены случаи геометрической изменяемости фермы при числе панелей, кратном трем. Приведен алгоритм выявления соответствующего распределения возможных скоростей шарниров. Statement of the problem. Analytical dependences of the deflection and displacement of the support of a flat lattice truss on the number of panels are being sought. The truss has a double lattice, a rectilinear lower belt and an upper belt raised in the middle part. Results. For two types of loading, according to the Maxwell-Mohr formula, analytical dependences of the deflections of the structure on the load, dimensions and number of panels are obtained. To generalize a series of particular solutions for trusses with different numbers of panels for an arbitrary case, the induction method and the analytical capabilities of the Maple computer mathematics system were used. For some solutions, asymptotic approximations are obtained. The distribution of forces in the rods of the structure is shown. Conclusions. The obtained formulas can be used in optimization problems and as test ones for evaluating approximate numerical solutions. Cases of geometric variability of the truss with the number of panels being a multiple of three are revealed. An algorithm for identifying the corresponding distribution of possible velocities of the joints is presented.