結(jié)構(gòu)力學(xué)作業(yè)

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)作業(yè)第1次作業(yè)1、簡述剛架內(nèi)力計(jì)算步驟答：（1）求支座反力。簡單剛架可由三個整體平衡方程求出支座反力，三鉸剛架及主從剛架等，一般要利用整體平衡和局部平衡求支座反力。（2）求控制截面的內(nèi)力?？刂平孛嬉话氵x在支承點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、集中荷載作用點(diǎn)、分布荷載不連續(xù)點(diǎn)?？刂平孛姘褎偧軇澐殖墒芰唵蔚膮^(qū)段。運(yùn)用截面法或直接由截面一邊的外力求出控制截面的內(nèi)力值。（3）根據(jù)每區(qū)段內(nèi)的荷載情況，利用零平斜彎”及疊加法作出彎矩圖。作剛架Q、N圖有兩種方法，一是通過求控制截面的內(nèi)力作出；另一種方法是首先作出M圖；然后取桿件為分離體，建立矩平衡方程，由桿端彎矩求桿端剪力；最后取結(jié)點(diǎn)為分離體，利用投影平衡由桿端剪力求桿

2、端軸力。當(dāng)剛架構(gòu)造較復(fù)雜（如有斜桿），計(jì)算內(nèi)力較麻煩事，采用第二種方法。（4）結(jié)點(diǎn)處有不同的桿端截面。各截面上的內(nèi)力用該桿兩端字母作為下標(biāo)來表示，并把該端字母列在前面。（5）注意結(jié)點(diǎn)的平衡條件。2、力法的基本思路：答：（1）、解除多余約束代以基本未知力，確定基本結(jié)構(gòu)，基本體系；（2）、分析基本結(jié)構(gòu)在未知力和“荷載”共同作用下的變形，消除與原結(jié)構(gòu)的差別，建立力法典型方程；（3）、求解未知力，將超靜定結(jié)構(gòu)化為靜定結(jié)構(gòu)。 將超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算，首先選擇基本結(jié)構(gòu)和基本體系，然后利用基本體系與原結(jié)構(gòu)之間在多余約束方向的位移一致性和變形疊加列出力法典型方程，最后求出多余未知力和原結(jié)構(gòu)的內(nèi)

3、力。 第一步：去掉原結(jié)構(gòu)的多余約束，代之以多余未知力，得到靜定的基本體系。 第二步：基本體系和原結(jié)構(gòu)的變形相同，特別是基本體系上與多余未知力相應(yīng)的位移與原超靜定結(jié)構(gòu)上多余約束處的位移條件一致，這是確定多余未知力大小的依據(jù)。一般情況下，當(dāng)原結(jié)構(gòu)上在多余約束處沒有支座位移時，則基本體系應(yīng)滿足的變形條件是：與多余未知力相應(yīng)的位移為零。3、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法：答：結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法主要有工程結(jié)構(gòu)的使用分析、實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和計(jì)算三種。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究中，這三方面往往是交替進(jìn)行并且是相輔相成的進(jìn)行的。使用分析在結(jié)構(gòu)的使用過程中，對結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析比較和總結(jié)，這是易行而又可靠的一種研究手段。使用

4、分析對結(jié)構(gòu)的評價(jià)和改進(jìn)起著重要作用。新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也需要通過使用來檢驗(yàn)性能。實(shí)驗(yàn)研究能為鑒定結(jié)構(gòu)提供重要依據(jù)，這也是檢驗(yàn)和發(fā)展結(jié)構(gòu)力學(xué)理論和計(jì)算方法的主要手段。實(shí)驗(yàn)研究分為三類：模型實(shí)驗(yàn)：將真實(shí)結(jié)構(gòu)或者它的一部分簡化為模型，然后按照設(shè)計(jì)要求或研究要求進(jìn)行加力實(shí)驗(yàn)；真實(shí)結(jié)構(gòu)部件實(shí)驗(yàn)：它有兩個任務(wù)，一是驗(yàn)證模型實(shí)驗(yàn)中所用簡化模型的可靠性，二是驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性；真實(shí)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)：例如，飛機(jī)地面破壞實(shí)驗(yàn)、飛行實(shí)驗(yàn)和汽車的開車實(shí)驗(yàn)等。(見結(jié)構(gòu)靜力實(shí)驗(yàn))結(jié)構(gòu)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)通常要耗費(fèi)較多的人力、物力和財(cái)力，因此只能有限度地進(jìn)行，特別是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初期階段，一般多依靠對結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行理論分析和計(jì)算。理論計(jì)算主要有

5、兩方面內(nèi)容：計(jì)算模型工程結(jié)構(gòu)的形式很多，它們的聯(lián)結(jié)方式也各不相同。并且，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中還存在局部的加強(qiáng)和削弱。因此，在理論計(jì)算時必須采用一些假設(shè)，把實(shí)際結(jié)構(gòu)簡化成理想的典型結(jié)構(gòu)，即簡化成計(jì)算模型，然后再進(jìn)行理論計(jì)算。如果簡化得合理，而且數(shù)學(xué)方法選用得當(dāng)，計(jì)算就比較容易，結(jié)果也能較接近實(shí)際。計(jì)算模型的選定，與所要采用的計(jì)算方法和計(jì)算工具有關(guān)。使用古典方法和解析數(shù)學(xué)，計(jì)算模型就不能太復(fù)雜；若使用有限元法和電子計(jì)算機(jī)，計(jì)算模型就可以包含更多的因素。目前，對于計(jì)算模型的選取尚無統(tǒng)一的方法，大多憑經(jīng)驗(yàn)或通過對類似結(jié)構(gòu)的比擬分析來確定，然后通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證并改進(jìn)。計(jì)算方法計(jì)算模型確定后，就要進(jìn)行結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)部

6、件的基本設(shè)計(jì)計(jì)算，即運(yùn)用各種力學(xué)方法，求出結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力和變形狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)的破壞極限載荷，用以檢驗(yàn)真實(shí)結(jié)構(gòu)是否滿足工程設(shè)計(jì)的要求。最基本的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法是位移法和力法。位移法適于編制通用程序，在大型電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后發(fā)展較快；力法可以直接求出內(nèi)力，且誤差較小，也在發(fā)展中。4、簡述位移法計(jì)算超靜定剛架的一般步驟。答：位移法計(jì)算超靜定剛架的一般步驟用位移法計(jì)算超靜定剛架的步驟可歸納如下：1）確定基本未知量；2）由轉(zhuǎn)角位移方程，寫出各桿端力表達(dá)式；3）在由結(jié)點(diǎn)角位移處，建立結(jié)點(diǎn)的力矩平衡方程，在由結(jié)點(diǎn)線位移處，建立截面的剪力平衡方程， 得到位移法方程；4）解方程，求基本未知量； 5）將已知的結(jié)點(diǎn)位移代入

7、各桿端力表達(dá)式，得到桿端力； 6）按桿端力作彎矩圖；7）校核。二、選擇題1、如圖示結(jié)構(gòu)，A截面轉(zhuǎn)角方向是圖（ ） A：等于0 B：順時針 C：逆時針 D：不能確定答案：B2、圖示兩結(jié)構(gòu)相同的是圖 （ ） A：剪力 B：軸力 C：C點(diǎn)豎向位移 D：彎矩答案：D3、圖所示體系的幾何組成為（ A：幾何不變，無多余約束； B：幾何不變，有多余約束； C：瞬變體系； D：常變體系。答案：B 4、圖示對稱結(jié)構(gòu)，力法求解時，未知量最少為( A：12 B：8 C：4 D：2答案：D三、判斷題1、力法和位移法既能用于求超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，又能用于求靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。（錯）2、靜定結(jié)構(gòu)在非荷載外因（支座移動、溫度改變

8、、制造誤差）作用下，不產(chǎn)生內(nèi)力，但產(chǎn)生位移。 （ 正確 ）3、圖2所示結(jié)構(gòu) ，去掉其中任意兩根支座鏈桿后余下部分都可作為力法計(jì)算的基本體系。（錯 ） 4、體系幾何組成分析中，鏈桿都能看作剛片，剛片有時能看作鏈桿，有時不能看作鏈桿。 （ ）（錯誤）5、體系的多余約束對體系的計(jì)算自由度、自由度及受力狀態(tài)都沒有影響，故稱多余約束。（ ）正確答案：錯誤6、不受外力作用的任何結(jié)構(gòu)，內(nèi)力一定為零。（ ） 正確答案：錯誤7、引起結(jié)構(gòu)變形的因素只有三種：荷載作用、溫度改變和支座位移。 （ ）正確答案：錯誤8、虛位移原理中的虛功方程等價(jià)于靜力平衡方程，虛力原理中虛功方程等價(jià)于變形協(xié)調(diào)方程。 （ ） 正確答案：正

9、確2015春結(jié)構(gòu)力學(xué)0729第二次作業(yè)答案1、結(jié)構(gòu)是建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu),簡稱結(jié)構(gòu)。例如房屋中的梁柱體系，水工建筑物中的擋土墻、閘門和水壩，公路和鐵路上的橋梁和隧洞等等。2、自由度S：所謂體系的自由度是指體系運(yùn)動時，可以*改變的幾何參數(shù)的數(shù)目； 即確定體系位置所需*坐標(biāo)的數(shù)目。 3、結(jié)構(gòu)的位移 ：結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、支座移動與制造誤差等各種因素作用下發(fā)生變形，因而結(jié)構(gòu)上個點(diǎn)的位置會有變動。這種位置的變動稱為位移。4、功的互等定理：即第一狀態(tài)外力在第二狀態(tài)位移上所做的功等于第二狀態(tài)外力在第一狀態(tài)位移上所做的功。5、轉(zhuǎn)動剛度 (Sij) 表示桿端對轉(zhuǎn)動的

10、抵抗能力。在數(shù)值上等于使桿端產(chǎn)生單位角度j=1時，在該桿端所需施加的力矩，用Sij表示。6、活載：活載是建筑物在施工和使用期間可能存在的可變荷載，如吊車荷載、結(jié)構(gòu)上的人群、風(fēng)、雪等荷載。7、剛結(jié)點(diǎn)：連接各桿端既不能相對移動，又不能相對轉(zhuǎn)動；既可以傳遞力，又可傳遞力矩。8、超靜定結(jié)構(gòu)：在幾何組成上是幾何不變、有多余約束的體系，其全部支反力和內(nèi)力均不可由靜力平衡條件唯一確定，還須補(bǔ)充其他條件。9、分配系數(shù)（ij） 桿ij的轉(zhuǎn)動剛度與匯交于i結(jié)點(diǎn)的所有桿件轉(zhuǎn)動剛度之和的比值。10、形常數(shù)：由單位桿端位移引起的單跨超靜定梁的桿端力，稱為形常數(shù)。桿件的剛度矩陣，其中的系數(shù)稱為剛度系數(shù)，又稱為形常數(shù)。判斷

11、題11、力矩分配法中的分配系數(shù)、傳遞系數(shù)與外來因素（荷載、溫度變化等）有關(guān)。（錯）12、圖3（a）所示超靜定梁的變形與圖3（b）所示靜定梁的變形相同。（錯 ）13、有多余約束的體系一定是幾何不變體系。（錯）14、圖2所示結(jié)構(gòu) ，去掉其中任意兩根支座鏈桿后余下部分都可作為力法計(jì)算的基本體系。（錯 ）圖315、靜定結(jié)構(gòu)在非荷載外因（支座移動、溫度改變、制造誤差）作用下，不產(chǎn)生內(nèi)力，但產(chǎn)生位移。 （正確）16、力法和位移法既能用于求超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，又能用于求靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。（錯誤）17、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與荷載有關(guān)，而與材料的性質(zhì)、截面的形狀及大小無關(guān)。（ ）。18、圖1所示體系為無多余約束的幾何可變

12、體系。 （錯誤 ）2015春結(jié)構(gòu)力學(xué)0729第三次作業(yè)答案1、圖3（a）所示超靜定梁M圖與圖3（b）所示靜定梁M圖相同。（正確圖32、圖7中圖A圖所示結(jié)構(gòu)均可作為圖7（a）所示結(jié)構(gòu)的力法基本結(jié)構(gòu)，使得力法計(jì)算最為簡便的基本結(jié)構(gòu)是（C ）A: A B: B C: C D: D 圖73、結(jié)構(gòu)只在荷載作用下的，力法典型方程中的系數(shù)與自由項(xiàng)，有的與結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)，有的與結(jié)構(gòu)的剛度無關(guān)。（ 錯）4、增加各桿剛度，則結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)位移就一定減少。 （ 錯）5、有變形就有應(yīng)力，有應(yīng)力就有變形。（錯）6、圖5所示梁受外力偶作用，其正確的彎矩圖形狀應(yīng)為（ c） A：AB：B C：CD：D7、圖6所示結(jié)構(gòu)，B截面轉(zhuǎn)角

13、方向是（ B）圖6 A：順時針B：逆時針C：等于0D：不能確定 圖68、圖4所示體系的幾何組成是（A ） A：無多余約束的幾何不變體系 B：幾何可變體系 C：有多余約束的幾何不變體系 圖4 D：瞬變體系9、圖2所示體系是一個靜定結(jié)構(gòu)。（錯） 10、位移法和力矩分配法只能用于求超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，不能用于求靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。( 錯）11、有變形就有應(yīng)力，有應(yīng)力就有變形。 （ 錯 ）12、圖1所示體系，去掉其中任意一根支座鏈桿后，剩下部分都是幾何不變無多余約束的體系。（錯）2015春結(jié)構(gòu)力學(xué)0729第四次作業(yè)答案四、綜合運(yùn)用題：用力法求解并作出圖10所示超靜定結(jié)構(gòu)的彎矩圖，EI=常數(shù)。LLL2P 圖1

14、0解： 原結(jié)構(gòu)可等價(jià)與下列兩結(jié)構(gòu)的疊加 PP圖2PP圖1圖2的彎矩圖等于零。 計(jì)算圖1，取半結(jié)構(gòu)，基本體系PLX=1MP圖PLPXM圖半結(jié)構(gòu) 基本體系 M圖 2、用力法計(jì)算并作圖示結(jié)構(gòu)的M圖。各桿EI均為常數(shù)。1、位移法方程的主系數(shù)可能=0或=0。（錯誤）2、用力法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)時，其基本未知量是未知結(jié)點(diǎn)位移。（ ）。3、當(dāng)上部體系只用不交于一點(diǎn)也不全平行的三根鏈桿與大地相連時，只需分析上部體系的幾何組成，就能確定原體系的幾何組成。（ 正確）4、簡支的斜梁，在豎向荷載作用下，其內(nèi)力與等跨度且同荷載的水平簡支梁相同。（）5、實(shí)際工程中的桁架結(jié)構(gòu)，只有軸力，沒有彎矩和剪力。 （ ）6、用力法解超靜

15、定結(jié)構(gòu)時，只能采用多余約束力作為基本未知量。 （ ）7、力矩分配中的傳遞系數(shù)等于傳遞彎矩與分配彎矩之比，它與外因無關(guān)。 （ ）8、任意兩根鏈桿的交點(diǎn)都可以看作虛鉸。（錯誤）9、力法和位移法的基本未知量是相同的。（錯誤）10、體系幾何組成分析中，鏈桿都能看作剛片，剛片有時能看作鏈桿，有時不能看作鏈桿。（）11、體系的多余約束對體系的計(jì)算自由度、自由度及受力狀態(tài)都沒有影響，故稱多余約束。（）12、不受外力作用的任何結(jié)構(gòu)，內(nèi)力一定為零。（錯誤 ）13、引起結(jié)構(gòu)變形的因素只有三種：荷載作用、溫度改變和支座位移。 （錯誤）14、虛位移原理中的虛功方程等價(jià)于靜力平衡方程，虛力原理中虛功方程等價(jià)于變形協(xié)調(diào)方

16、程。 （ 正確）2015春結(jié)構(gòu)力學(xué)0729第五次作業(yè)答案單項(xiàng)選擇題圖1 圖2 圖3 圖4 圖5 圖6 圖71、圖1所示計(jì)算簡圖是： （ A ）A、為無多余約束的幾何不變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為0 ,自由度數(shù)為0。B、為無多余約束的幾何可變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為0 ,自由度數(shù)為1。C、為有多余約束的幾何不變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為1 ,自由度數(shù)為0。D、為有多余約束的幾何可變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為0 ,自由度數(shù)為1。2、圖2所示結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)、未知結(jié)點(diǎn)位移數(shù)是： （ D ）A、超靜定次數(shù)是0、未知結(jié)點(diǎn)位移數(shù)是0。B、超靜定次數(shù)是1、未知結(jié)點(diǎn)位移數(shù)是0。C、超靜定次數(shù)是1、未知結(jié)點(diǎn)位移數(shù)是1。D、 超靜定次數(shù)是1、未知結(jié)點(diǎn)位移數(shù)是0。3、圖3所示梁，： （ C ）A、。B、。C、。D。4、圖4所示結(jié)構(gòu)，分配系數(shù) （ D ）A、。B、。C、。D、。 5、用圖乘法求位移的必要條件之一是： ( B ) A、單位荷載下的彎矩圖為一直線； B、結(jié)構(gòu)可分為等截面直桿段；C、所有桿件EI為常數(shù)且相同； D、結(jié)構(gòu)必須是靜定的。