結(jié)構(gòu)力學(xué)(上)期末考試題型-自己整理的ppt課件

1、目,錄,CONTENTS,PART01,結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造分析,1、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,2、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,3、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,4、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,5、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,6、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,7、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,8、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,9、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,10、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,11、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,12、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,13、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,14、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,15、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,圖3,圖2,圖1,16、試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,圖1,圖2,圖3,17、計算

2、下列各體系的自由度W,1,2,3,4,附加例題,平面體系計算自由度的公式,1）剛片體系 W=3m-(3g+2h+b,其中：m剛片數(shù)； g單剛結(jié)個數(shù)； h單鉸結(jié)個數(shù)； b單鏈桿根數(shù),2）鏈桿體系 W=2j-b,其中：j結(jié)點(diǎn)數(shù)； b單鏈桿數(shù),注意,平面體系計算自由度的公式,1）剛片體系 W=3m-(3g+2h+b,其中：m剛片數(shù)； g單剛結(jié)個數(shù)； h單鉸結(jié)個數(shù)； b單鏈桿根數(shù),2）鏈桿體系 W=2j-b,其中：j結(jié)點(diǎn)數(shù)； b單鏈桿數(shù),注意,例1 求圖示體系的計算自由度W,解,以剛片的自由度為對象,剛片數(shù)：m7,單鉸數(shù)：h 9； (D、E為復(fù)鉸,剛結(jié)數(shù)：g 0,支桿數(shù)： b3,例2 求圖示體系的計算

3、自由度W,解,結(jié)點(diǎn)數(shù),鏈桿數(shù),計算自由度,例3 求圖示體系的計算自由度W,解,結(jié)點(diǎn)數(shù),鏈桿數(shù),計算自由度,例4 求圖示體系的W,解,剛片數(shù)：m 8 ( 曲桿ACDEB和FG、CG、GH、DH、HI、EI、IJ,剛結(jié)數(shù)：g 0,單鉸數(shù)：h 9 (C、D、E為單鉸，G、H、I為復(fù)鉸，每個復(fù) 鉸均相當(dāng)于2個單鉸,支桿數(shù)：b 9,計算自由度,例5 試分析圖示體系的幾何構(gòu)造,解：若按圖b或圖c所示的剛片劃分，則剛片與基礎(chǔ)剛片之間均只有一根支座鏈桿直接聯(lián)系，另一個為間接聯(lián)系，不能直接套用三剛片規(guī)則,圖b,圖c,剛片、之間通過鏈桿ED和CF 相聯(lián)，其延長后形成虛鉸(,) ; 剛片、之間通過AD桿和支座 鏈桿

4、相聯(lián)，形成虛鉸(, ); 剛片 、之間通過AE桿和C支座鏈桿 相聯(lián)，形成虛鉸(,體系為幾何不變，并且無多余約束,例6 對圖示體系作幾何組成分析,解,撤去支座鏈桿，分析上部體系,撤去二元體(DE,DI ) 和(AF,AJ ),尋找剛片和相應(yīng)的聯(lián)系,剛片：CEGF,剛片：BJHI,鏈桿：FJ、GH、EI,結(jié)論：剛片與剛片之間的聯(lián)結(jié) 符合規(guī)律4。即：三根鏈桿 既不相交于一點(diǎn)，也不相互 平行。體系為幾何不變，且 無多余約束,例7 對圖示體系作幾何組成分析,例7 對圖示體系作幾何組成分析,撤去支座，只分析上部體系,選擇剛片及相應(yīng)的聯(lián)系,在無窮遠(yuǎn)處,結(jié)論：三鉸不共線，是無多余約束的幾何不變體系,例8 對圖

5、示體系作幾何組成分析,基礎(chǔ)剛片,D,E,剛片,B,C,F,剛片,A,在無窮遠(yuǎn)處,解,選擇剛片及相應(yīng)的聯(lián)系,O, 與O, 的連線與組成 無窮遠(yuǎn)鉸O, 的兩條平行線 平行,結(jié)論：虛鉸O, 與O, 的連線 與形成虛鉸O, 的兩根 鏈桿平行，三鉸共線， 為瞬變體系,PART02,靜定梁的內(nèi)力分析,1、試求圖示梁的支座反力，并作其內(nèi)力圖（彎矩、剪力,2、試求圖示梁的支座反力，并作其內(nèi)力圖（彎矩、剪力,3、不求支座反力，試作圖所示多跨靜定梁的內(nèi)力圖,4、試求圖示梁的彎矩圖、剪力圖和軸力圖,5、試求圖示梁的支座反力，并作其內(nèi)力圖（彎矩、剪力,附加例題,多跨靜定梁常見組成方式,1. 只有一個基本部分，在此基本

6、部分上依次疊加附屬部分,2. 有若干個基本部分, 這些基本部分之間用附屬部分相連,3. 上述兩種類型的組合,多跨靜定梁的受力特點(diǎn),1.當(dāng)力作用于基本部分或基本梁與附屬梁的聯(lián)結(jié)鉸上時, 附屬 部分不受力, 只有基本部分受力。 2.當(dāng)力作用于附屬部分時, 基本梁和附屬梁均受力,3. 在豎向荷載作用下:多跨靜定梁中無軸力,附屬梁向基本梁 只傳遞豎向分力,例1 試作圖示梁的剪力圖和彎矩圖,解：計算支反力,由MB=0，得FA=58kN（,由Fy=0，得FB=12kN（,用截面法計算 控制截面剪力,用截面法計算 控制截面彎矩,最大彎矩Mmax應(yīng)在剪力為0的K截面,x=1.6,例2 繪制圖示多跨靜定梁的內(nèi)力

7、圖,例3 繪制圖示多跨靜定梁的彎矩圖,PART03,靜定剛架的內(nèi)力分析,1、試作出圖示三鉸剛架的彎矩圖,2、試作出圖示剛架的內(nèi)力圖,3、試作出圖示三鉸剛架的彎矩圖,4、試作出圖示剛架的彎矩圖,附加例題,例1 試作圖示梁的剪力圖和彎矩圖,解：計算支座反力，由剛架的整體平衡,繪彎矩圖，控制截面彎矩為,AC段用疊加法,繪剪力圖和軸力圖控制截面剪力為,同理繪出軸力圖如圖d,校核計算結(jié)果如圖e、f,滿足結(jié)點(diǎn)C平衡條件,例2 繪制圖(a)所示剛架的內(nèi)力圖,解：（1）求支座反力 以整個剛架為隔離體，則 X=0 HA+4+44=0 HA=-20kN() MA=0 VD4-242-44-442=0 VD=16k

8、N() Y=0 VA+VD=24 VA=(8-16)kN=-8kN(,2）計算內(nèi)力 CD桿： NCD=NDC=-VD=-16kN QCD=QDC=0,MCD=MDC=0 AB桿： NAB=NBA=-VA=8kN QAB=-HA=20kN,QBA=QAB-44=4kN MAB=0 MBA=-442+VAB4=48kNm（內(nèi)拉） BC桿： 取B結(jié)點(diǎn)為隔離體，如圖所示： X=0 NBC+4-QBA=0 NBC=0,Y=0 QBC+NBA=0 QBC=-8kN MB=0 MBC-MBA=0 MBC=MBA=48kNm(內(nèi)側(cè)受拉） 取BC桿為隔離體，如圖(c)所示： X=0 NCB=NBC=0 Y=0

9、QCB+24-QBC=0 QCB=-16kN MC=0 MCB-MBC+242-QBC4=0 MCB=0,3)繪制內(nèi)力圖 該剛架內(nèi)力圖如圖(f)、(g)、（h）所示。 (4)校核 取結(jié)點(diǎn)C為隔離體校核： Y=QCB-NCD=-16-(-16)=0 取BCD為隔離體進(jìn)行校核： Y=QBC-24-NCD=-8-8-(-16)=0 MB=MBC+242+NCD4=48+16-164=0 上述計算結(jié)果無誤,PART04,靜定平面桁架的內(nèi)力分析,1、求圖示桁架中a、b和c三桿的內(nèi)力,2、求圖示桁架中a、b和c三桿的內(nèi)力,3、求圖示桁架桿a的內(nèi)力,4、求圖示桁架中a和b兩桿的內(nèi)力,附加例題,例1 試求圖示

10、桁架HC桿的內(nèi)力,解：取截面I-I左側(cè)部分為隔離體，由,由結(jié)點(diǎn)E的平衡,FNEC=FNED=112.5kN,將FNHC在C點(diǎn)分解為水平和豎向分力,取截面II-II右側(cè)部分為隔離體，由,a,b,c,d,e,1,例2 求圖示平面桁架結(jié)構(gòu)中指定桿件的內(nèi)力,2,4,k,3,例3 求圖示桁架AB桿的內(nèi)力,解,支座反力,判斷零桿,桿件,取結(jié)點(diǎn)G,例4 求圖示桁架 a,b,c 桿的軸力,作截面m-m，并取其 左邊部分,求得,例4 求圖示桁架 a,b,c 桿的軸力,作截面n-n，并取其 右邊部分,得,壓,例4 求圖示桁架 a,b,c 桿的軸力,答,拉,壓,拉,例4 求圖示桁架 a,b,c 桿的軸力,PART0

11、5,結(jié)構(gòu)位移計算,1、求圖示剛架中A點(diǎn)的水平位移,2、求圖示剛架中鉸C的豎直位移。（EI=常數(shù),3、求梁A的豎直位移,4、求結(jié)構(gòu)C點(diǎn)的轉(zhuǎn)角。（EI=常數(shù)） 已知：q=10kN/m，F(xiàn)p=10kN,5、求圖示結(jié)構(gòu)中B點(diǎn)的水平位移。（EI=常數(shù),附加例題,圖乘法,圖乘法及其應(yīng)用條件,因此,積分化為,正負(fù)號規(guī)則: A與y0 在同一邊時為正, 否則為負(fù),只適用于等截面直桿,至少有一個彎矩圖是直線圖形,y0只能取自直線圖形,可采用分段圖乘的 方法解決不滿足上述適 用條件的桿件和彎矩圖,2. 幾種常見簡單圖形的面積與形心位置,直角三角形,三角形,二次拋物線,二次拋物線,三次拋物線,應(yīng)用圖乘法時的幾個具體問

12、題,如果兩個圖形都是直線, 則標(biāo)距y0可取自其中任一個圖形,如果一個圖形是曲線, 另一個圖形是由幾段直線組成的折 線, 則應(yīng)分段考慮,如果兩個圖形都是梯形, 可以不求梯形面積的形心, 而把一 個梯形分為兩個三角形(也可分為一個矩形和一個三角形), 分 別應(yīng)用圖乘法,如果直線圖具有正號和負(fù)號,與A1 反側(cè),與A2 反側(cè),桿件受端彎矩和均布荷載共同作用下彎矩圖的分解,桿件受端彎矩和均布荷載共同作用下彎矩圖的分解,例1 試求圖a所示外伸梁C點(diǎn)的豎向位移Cy，梁的EI=常數(shù),解：實(shí)際狀態(tài)彎矩圖如圖b所示。 虛擬狀態(tài)彎矩圖如圖c所示,將AB段的彎矩圖分解為一個三角形和一個標(biāo)準(zhǔn)二次拋物線圖形。 由圖乘法得

13、,例2 求圖示懸臂梁C點(diǎn)的豎向位移, 設(shè)EI=常數(shù),解： 作荷載作用下的彎矩圖和單位 荷載作用下的彎矩圖,MP圖,用圖乘法求位移,方法一,例2 求圖示懸臂梁C點(diǎn)的豎向位移, 設(shè)EI=常數(shù),方法二,例2 求圖示懸臂梁C點(diǎn)的豎向位移, 設(shè)EI=常數(shù),例3 求圖示剛架B點(diǎn)的水平位移和 鉸F左、右桿件截面的相對轉(zhuǎn)角,解： 求B點(diǎn)的水平位移,MP圖 (kNm,用圖乘法求B 點(diǎn)的水平位移,用圖乘法求B 點(diǎn)的水平位移,2. 求鉸F左、右 桿端截面的相 對轉(zhuǎn)角,PART06,力法,1、試用力法求圖示結(jié)構(gòu)，并作其彎矩圖,2、試用力法求圖示結(jié)構(gòu)，并作其彎矩圖,3、試用力法求圖示結(jié)構(gòu)，并作其彎矩圖,4、試用力法求圖

14、示結(jié)構(gòu)，并作其M、Q圖,5、試用力法作其彎矩圖。（規(guī)定用B截面彎矩作基本未知量,6、試用力法求圖示結(jié)構(gòu)，并作其M、Q圖,7、試用力法計算圖示結(jié)構(gòu)，并繪出M圖,附加例題,確定超靜定次數(shù), 選擇合理的基本結(jié)構(gòu),去掉原結(jié)構(gòu)的多余約束, 得到一個靜定結(jié)構(gòu)(基本結(jié)構(gòu)), 并用多余 約束力(多余未知力)代替多余約束的作用,建立力法方程,根據(jù)基本結(jié)構(gòu)在多余未知力和荷載共同作用下, 在去掉多余約束 處與原結(jié)構(gòu)相應(yīng)變形（位移）相等的條件, 列出力法方程,求系數(shù)和自由項,作出基本結(jié)構(gòu)在各單位未知力和荷載分別作用下的內(nèi)力圖或內(nèi)力 表達(dá)式, 按求靜定結(jié)構(gòu)位移的方法計算各系數(shù)和自由項,求多余未知力,解力法方程, 求出各

15、多余未知力,求最終內(nèi)力、作最終內(nèi)力圖,按靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算方法由平衡條件求出原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力, 或由疊 加公式計算原結(jié)構(gòu)的最終內(nèi)力，并作出內(nèi)力圖,例1 計算圖示連續(xù)梁, 繪制彎矩圖,解： 確定超靜定次數(shù),2次超靜定,選擇基本結(jié)構(gòu),基本結(jié)構(gòu),建立力法方程,求系數(shù)和自由項,MP圖,求系數(shù)和自由項,解方程, 求基本未知量,解方程, 求基本未知量,作最終彎矩圖,對于本例所選擇的基本結(jié)構(gòu), X1即為截面B的彎矩值, X2即為C 截面的彎矩值,M圖,例2 作M圖，EI為常數(shù),解：采用兩種不同的基本體系求解,方法一,選取基本體系如圖(簡支梁,基本體系,建立力法典型方程,求系數(shù)和自由項,求基本未知量,作彎矩圖,下拉

16、,方法二,選取基本體系如圖(多跨靜定梁,基本體系,建立力法典型方程,求系數(shù)和自由項,求基本未知量,作彎矩圖,例3 計算圖(a)所示排架柱的內(nèi)力，并作出彎矩圖,解：(1)選取基本結(jié)構(gòu) 此排架是一次超靜定結(jié)構(gòu)，切斷橫梁代之以多余未知力X1得到基本結(jié)構(gòu)如圖(b)所示,例3 計算圖(a)所示排架柱的內(nèi)力，并作出彎矩圖。 (2)建立力法方程 11X1+1P=0 (3)計算系數(shù)和自由項 分別作基本結(jié)構(gòu)的荷載彎矩圖MP圖和單位彎矩圖M1圖如圖(c)、(d)所示。 利用圖乘法計算系數(shù)和自由項分別如下,4) 計算多余未知力 將系數(shù)和自由項代入力法方程，得 解得 X1=-5kN (5) 作彎矩圖 按公式M=M1X1+MP即可作出排架最后彎矩圖如圖(e)所示。,4) 計算多余未知力 將系數(shù)和自由項代入力法方程，得 解得 X1=-5kN (5) 作彎矩圖 按公式M=M1X1+MP即可作出排架最后彎矩圖如圖(e)所示。,PART07,位移法,1、用位移法計算，列出位移法方程并求解。（不用畫內(nèi)力圖,2、試用位移法計算圖示結(jié)構(gòu)，并繪出其內(nèi)力圖,3、試用位移法計算圖示結(jié)構(gòu)，并繪出其內(nèi)力圖,4、試用位移法計算圖示結(jié)構(gòu)，并繪出其內(nèi)力圖,5、試用位移法計算圖示結(jié)構(gòu)，并繪出其內(nèi)力圖,6、試用位移法計算圖示結(jié)構(gòu)，并繪出其內(nèi)力