结构力学作业

结构力学作业 第第 1 1 次作业次作业 1 1、简述刚架内力计算步骤、简述刚架内力计算步骤 答： （1）求支座反力。简单刚架可由三个整体平衡方程求出支座反力，三铰刚架 及主从刚架等，一般要利用整体平衡和局部平衡求支座反力。 （2）求控制截面的内力。控制截面一般选在支承点、结点、集中荷载作用点、 分布荷载不连续点。控制截面把刚架划分成受力简单的区段。运用截面法或直接 由截面一边的外力求出控制截面的内力值。 （3）根据每区段内的荷载情况，利用“零平斜弯”及叠加法作出弯矩图。作刚架 Q、N 图有两种方法，一是通过求控制截面的内力作出；另一种方法是首先作出 M 图；然后取杆件为分离体，建立矩平衡方程，由杆端弯矩求杆端剪力；最后取结 点为分离体，利用投影平衡由杆端剪力求杆端轴力。当刚架构造较复杂（如有斜 杆） ，计算内力较麻烦事，采用第二种方法。 （4）结点处有不同的杆端截面。各截面上的内力用该杆两端字母作为下标来表 示，并把该端字母列在前面。 （5）注意结点的平衡条件。 2 2、力法的基本思路：、力法的基本思路： 答： （1） 、解除多余约束代以基本未知力，确定基本结构，基本体系； （2） 、分析基本结构在未知力和“荷载”共同作用下的变形，消除与原结构的差 别，建立力法典型方程； （3） 、求解未知力，将超静定结构化为静定结构。 将超静定结构的计算转化为静定结构的计算，首先选择基本结构和基本体 系， 然后利用基本体系与原结构之间在多余约束方向的位移一致性和变形叠加列 出力法典型方程，最后求出多余未知力和原结构的内力。 第一步：去掉原结构的多余约束，代之以多余未知力，得到静定的基本体 系。 第二步：基本体系和原结构的变形相同，特别是基本体系上与多余未知力 相应的位移与原超静定结构上多余约束处的位移条件一致， 这是确定多余未知力 大小的依据。一般情况下，当原结构上在多余约束处没有支座位移时，则基本体 1 系应满足的变形条件是：与多余未知力相应的位移为零。 3 3、结构力学的研究方法：、结构力学的研究方法： 答：结构力学的研究方法主要有工程结构的使用分析、实验研究、理论分析和计 算三种。 在结构设计和研究中，这三方面往往是交替进行并且是相辅相成的进行 的。 使用分析在结构的使用过程中，对结构中出现的情况进行分析比较和总结，这是 易行而又可靠的一种研究手段。使用分析对结构的评价和改进起着重要作用。新 设计的结构也需要通过使用来检验性能。 实验研究能为鉴定结构提供重要依据， 这也是检验和发展结构力学理论和计算方 法的主要手段。实验研究分为三类：①模型实验：将真实结构或者它的一部分简 化为模型，然后按照设计要求或研究要求进行加力实验；②真实结构部件实验： 它有两个任务， 一是验证模型实验中所用简化模型的可靠性，二是验证理论设计 计算的准确性；③真实结构实验：例如，飞机地面破坏实验、飞行实验和汽车的 开车实验等。(见结构静力实验) 结构的力学实验通常要耗费较多的人力、物力和财力，因此只能有限度地进行， 特别是在结构设计的初期阶段，一般多依靠对结构部件进行理论分析和计算。 理论计算主要有两方面内容： ①计算模型工程结构的形式很多，它们的联结方式也各不相同。并且，在实际结 构中还存在局部的加强和削弱。因此，在理论计算时必须采用一些假设，把实际 结构简化成理想的典型结构，即简化成计算模型，然后再进行理论计算。如果简 化得合理，而且数学方法选用得当，计算就比较容易，结果也能较接近实际。计 算模型的选定， 与所要采用的计算方法和计算工具有关。使用古典方法和解析数 学，计算模型就不能太复杂；若使用有限元法和电子计算机，计算模型就可以包 含更多的因素。目前，对于计算模型的选取尚无统一的方法，大多凭经验或通过 对类似结构的比拟分析来确定，然后通过实验加以验证并改进。 ②计算方法计算模型确定后， 就要进行结构和结构部件的基本设计计算，即运用 各种力学方法， 求出结构内部的受力和变形状态以及结构的破坏极限载荷，用以 检验真实结构是否满足工程设计的要求。最基本的结构计算方法是位移法和力 法。位移法适于编制通用程序，在大型电子计算机出现后发展较快；力法可以直 接求出内力，且误差较小，也在发展中。 4 4、简述位移法计算超静定刚架的一般步骤。、简述位移法计算超静定刚架的一般步骤。 2 答：位移法计算超静定刚架的一般步骤 用位移法计算超静定刚架的步骤可归纳如下： 1）确定基本未知量； 2）由转角位移方程，写出各杆端力表达式； 3）在由结点角位移处，建立结点的力矩平衡方程，在由结点线位移处，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）将已知的结点位移代入各杆端力表达式，得到杆端力； 6）按杆端力作弯矩图； 7）校核。 二、选择题二、选择题 1、如图示结构，A 截面转角方向是图 （） A：等于 0 B：顺时针 C：逆时针 D：不能确定 答案：B 2、图示两结构相同的是 图（） A：剪力 B：轴力 C：C 点竖向位移 D：弯矩 答案：D 3、图所示体系的几何组成为（ A：几何不变，无多余约束； B：几何不变，有多余约束； C：瞬变体系； D：常变体系。 答案：B 4、图示对称结构，力法求解时，未知量最少为 ( A：12 3 B：8 C：4 D：2 答案：D 三、判断题三、判断题 1、力法和位移法既能用于求超静定结构的内力，又能用于求静定结构的内力。 （ 错 ） 2、静定结构在非荷载外因（支座移动、温度改变、制造误差）作用下，不产生内力，但产 生位移。 （正确 ） 3、图 2 所示结构 ，去掉其中任意两根支座链杆后余下部分都可作为力法计算的基本体 系。 （ 错） 4、 体系几何组成分析中， 链杆都能看作刚片， 刚片有时能看作链杆， 有时不能看作链杆。 （） （错误） 5、体系的多余约束对体系的计算自由度、自由度及受力状态都没有影响，故称多余约 束。 （） 正确答案：错误 6、不受外力作用的任何结构，内力一定为零。 （） 正确答案：错误 7、引起结构变形的因素只有三种：荷载作用、温度改变和支座位移。 （） 正确答案：错误 8、虚位移原理中的虚功方程等价于静力平衡方程，虚力原理中虚功方程等价于变形协调方 程。 （）正确答案：正确 20152015 春《结构力学》春《结构力学》07290729 第二次作业答案第二次作业答案 1、结构是——建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为工程结构,简称 结构。 例如房屋中的梁柱体系， 水工建筑物中的挡土墙、 闸门和水坝，公路和铁路上的桥梁和隧洞 等等。 2、自由度S：所谓体系的自由度是指体系运动时，可以**改变的几何参数的数目； 即确 定体系位置所需**坐标的数目。 3、 结构的位移 ： 结构在荷载、 温度变化、 支座移动与制造误差等各种因素作用下发生变形， 因而结构上个点的位置会有变动。这种位置的变动称为位移。 4、功的互等定理：即第一状态外力在第二状态位移上所做的功等于第二状态外力在第一状 态位移上所做的功。 4 5、转动刚度 (Sij) ――表示杆端对转动的抵抗能力。在数值上等于使杆端产生单位角度 j=1 时，在该杆端所需施加的力矩，用Sij 表示。 6、