自由度 (工程学)
在結構力學上的自由度(Degrees of freedom),或稱動不定度(Degrees of kinematic indeterminacy),意指分析結構系統時,有效的結構節點上的未知節點變位數。其中稱之為「有效」是因為結構構件上的任一點,都應有機會具有自由度,一般只選擇其中對分析整體結構有用的節點變位來討論,而稱為「未知」則因為為求解容易,通常儘可能減少自由度的數量,因此扣除已知的變位。
自由度的分類编辑
自由度大致有兩種型式:
- 旋轉的自由度。
- 移動的自由度。
在平面中,只有三個自由度,一者為面旋轉,二者為前後及左右兩個移動。
在立體中,有六個自由度,三個為前後、上下及左右三個移動和前後、上下及左右三面旋轉。简单来说就是沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动把构建相对于参考系具有独立运动参数的数目称为构件的自由度
自由度的運用编辑
自由度作為結構力學中的重要概念,是描述一個結構基本情況的基本參數。在結構分析中,將自由度作為主要未知數,基本求解方法有兩種:利用變形諧合條件求解的方法,稱為力法,此法的應用範圍是未知的自由度較少的情況。利用力平衡條件求解的方法,稱為位移法,此法應用較為廣泛,尤其在求解高階超靜定結構的情況下較力法容易,適合利用線性代數(矩陣)的方式配合程式撰寫來求得欲知的自由度。
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