关于此实验
搭建一座需要承受荷载的桥梁。检查每根杆件的轴力，移除一根斜杆，观察框架何时变成机构。改变高度、跨度和杆件截面积，然后逐步增加荷载，同时观察变形形状的形成过程。本实验通过求解一个小型刚度矩阵进行分析，而不是凭图形外观判断强度。
学习目标
- 区分拉力、压力和几何机构
- 说明三角化为何能使铰接框架稳定
- 理解杆件刚度与弹性模量、截面积和长度的关系
- 核对支座平衡是否与桥面所受总荷载相符
- 比较屈服与理想欧拉屈曲这两种不同的杆件极限
使用方法
- 1运行默认荷载测试，检查一根橙色杆件和一根蓝色杆件，并记录它们带符号的内力。
- 2选择“切换杆件”并移除一根斜杆，或选择“仅矩形”。说明为什么机构无法报告弹性位移。
- 3恢复三角形结构。在跨度和荷载保持不变的情况下增大桁架高度，并比较位移和杆件内力。
- 4将杆件面积加倍，并重复相同的荷载测试。比较刚度、质量和抗压承载力。
- 5将荷载移至支座，然后移回跨中。验证支座反力和变形的变化。
模型
假设
- 两个相同的平面侧桁架均分竖向桥面荷载。横向连接为理想连接；不计桥面和横梁的质量及弯曲刚度。
- 杆件为直线轴力杆，采用铰接连接。假设位移很小、材料呈线弹性且不存在预应力。图中对位移进行了放大显示，并为便于阅读而限制了放大倍数。
- 杆件截面为实心圆形。密度固定为 7850 kg/m³，名义屈服应力固定为 250 MPa，而弹性模量可以独立改变。这是参数实验，不是材料目录。
- 抗压承载力取轴向屈服承载力与理想铰支欧拉屈曲承载力中的较小值。不考虑初始缺陷、连接失效、侧向支撑细节及屈曲后响应。
- 不稳定的刚度矩阵将报告为机构。承载力比大于 1 表示弹性外推超出了构件限值；此处不模拟实际断裂或倒塌。
在课堂上试试这个实验
- Q1即使剩余杆件都非常刚，移除一根斜杆为什么仍然重要？
- Q2为什么受压构件可能在材料达到屈服应力之前发生屈曲？
- Q3当荷载移至一端时，哪个支座反力会发生变化？
- Q4最轻且稳定的桥梁一定是承载力比最低的桥梁吗？
常见问题
为什么已删除的构件仍隐约可见？
这些是用于恢复的辅助标记。在重新启用之前，它们不会产生刚度、质量或力。
放大后的形状会改变力的计算结果吗？
不会。所有力和毫米读数均采用小位移解。放大只影响图形显示。
这是桥梁设计审批工具吗？
不是。这是一个理想化的课堂桁架模型，其失效检查范围有明确限制；它不是结构设计标准，也不是施工规范。