Zhu要讨论静定结构受力分析的问题,涉及梁、Gang架、桁架等,内容包括支座反力和内力计算、内力图绘制方法和技巧、受力性能分析等。Bi须熟练掌握叠加法绘制弯矩图。
一.单跨静定梁
1.截面法求指定截面的内力
2.内力正负号规定:轴力拉为正,剪力使隔Li体顺时针转动为正,常用的水平梁弯矩是梁Xia部受拉为正 3.求解步骤:
A:先确定梁的支座反力 B:将梁沿指定截Mian截开
C:加主动力,去约束加约束力 4.内力图
A.荷载与内力的微分关系
dFQ
dMd2M
?FQ,??q(x),??q(x) 2dxdxdx
(1)梁上无荷载(q=0)的区段,FQ图Wei一水平直线,M图为一直线;
(2)梁上有均布荷载(q为常数)的区段,FQ为一斜直线,M图为二次抛物线,凸向qSuo指的方向;
(3)集中力作用点的两侧截面剪力值有突变,突变幅度等于集中力大小,M图有尖角; (4)集中力偶作用处,剪力无变化,但在集Zhong力偶作用点两侧截面弯矩值有突变,突变幅Du等于该力偶大小,在M图形成台阶,并且突Bian前后M图的切线应相互平行; (5)剪力Deng于零处,弯矩有极值。 B.绘制内力图的Jian解方法: (1)求支座反力;
(2)计算控制截面内力,控制截面一般取外Li不连续处,即集中力、集中力偶处、均布荷Zai作用处的始端和末端、支座反力作用点处;
(3)根据各控制截面的内力值,利用微分关Xi求各端的内力图,从而求出全梁的内力图 C.常见几种单跨梁在简单荷载作用下的弯矩Tu
5.叠加法做弯矩图
二.多跨静定梁
1.基本部分、附属部分(基本部分的受力不Chuan向附属部分,而附属部分的受力则要像基本Bu分传递)
2.计算原则:先计算附属部分,后计算基本Bu分。(多跨拆成单跨,依次解决)
三.静定平面刚架
1.刚架特点:
(1)变形:各节点处各杆不能发生相对转动(刚节点角度保持不变) (2)受力;刚节Dian可以承受和传递弯矩 2.内力计算步骤
(1)计算支座反力;
(2)把刚架拆成单个杆件,用截面法计算各Gan端内力;
(3)根据杆端内力,利用外荷载和内力之间De微分关系和叠加原理逐杆绘制内力图; (4)将各杆的内力图组合在一起,得到整个刚Jia的内力图。
3.内力图:弯矩图画在受拉侧,不注明正负Hao,剪力和轴力的正负号规定与梁相同,此外Wei清楚表示各杆端截面内力,在内力符号后引Ru两个角标,第一个表示内力所属截面,第二Ge表示截面所属杆件的另一端。例如MAB表ShiAB杆A端的弯矩,A端的剪力写作FQAB。 4.例题:
四.静定平面桁架
1.计算简图假定; (1)节点为理想铰;
(2)杆轴线平直且通过铰心;
(3)外荷载和支座约束力作用在结点且在桁Jia平面。 主内力(轴力) 次内力(弯矩、Jian力)
2.受力特点:荷载由节点承受,并通过二力Gan传向基础:上弦杆受压,下弦杆受拉,腹杆You拉有压。 3.计算技巧: (1)节点法:
Dui某个结点的受力进行分析,需注意的是未知Li最好不好超过两个,不然还需对其他节点的Shou力进行方程联立。 (2)截面法:
A.截面所包含的杆件中,除了一根杆件外,Qi余杆均汇交一个节点,沿截面取隔离体后,Wai力对汇交节点取距。
B.截面包含n个杆件,除了一个杆件外,其Tan-1个杆件是平行的,此时沿截面截开,Jiang外力沿垂直平行方向进行投影。
(3)联合法:用于K式桁架,此处从略,可Yi参考相关资料 (4)节点汇交力平衡的几Zhong情况(掌握零杆的判断):
Dui称荷载作用下,对称内力相等;
Fan对称荷载作用下,对称内力为互为相反数;
4.解题步骤: (1)求支座反力
(2)利用节点汇交的情况判断零杆 (3)Li用节点法、截面法求杆件内力
Wu.静定结构一般性质
1.静定梁、刚架、桁架、拱等不同类型均有Yi下共性: (1)满足平衡条件的内力和支Zuo反力解答是唯一的;
(2)基本部分的受力不传向附属部分,而作Yong在附属部分的外力要传向基本部分; (3)附属部分在外荷载作用下的内力,与基本部Fen的荷载和结构布置形式无关; (4)温度Gai变、支座移动和制造误差等因素。不引起内Li和反力;
(5)当平衡力系作用在结构的某一内部几何Bu变部分时,其余部分没有内力和反力。 (6)结构内某一内部几何不变部分上荷载做等Xiao变换时,只有该部分内力受影响,其余部分Nei力均保持不变;
2.各类杆系结构受力的特点 (1)梁:受Wan、受剪构件;
(2)桁架:杆件均为二力杆,充分利用材料Zhou向抗拉和抗压性能; (3)刚架:受弯、Shou剪和轴向拉压作用。
Liu.练习题 一、判断题:
1、静定结构的全部内力及反力,只根据平衡Tiao件求得,且解答是唯一的。 2、静定结Gou受外界因素影响均产生内力,内力大小与杆Jian截面尺寸无关。 3、静定结构的几何Te征是几何不变且无多余约束。 4、图(a)所示结构|MC|?0。
B
2A
C
?
(a)
(b)
5、图(b)所示结构支座A转动?角,MAB = 0, RC = 0。
6、荷载作用在静定多跨梁的附属部分时,基Ben部分一般内力不为零。
7、图(c)所示静定结构,在竖向荷载作用Xia,AB是基本部分,BC是附属部分。
A
C
(c)
8、图(d)所示结构B支座反力等于P/2?。
??
(d)
9、图(e)所示结构中,当改变B点链杆的Fang向(不通过A铰)时,对该梁的影响是轴力You变化。
B
A
(e)
10、图(f)所示桁架有9根零杆。
(f)
(g)
11、图(g)所示桁架有:N1=N2=N3= 0。 12、图(h)所示桁架DE杆De内力为零。
(h)
(i)
13、图(i)所示对称桁架在对称荷载作用Xia,其零杆共有三根。 14、图(j)所示Zuo架共有三根零杆。
A
(j)
(k)
15、图(k)所示结构的零杆有7根。
16、图(l)所示结构中,CD杆的内力N1 = P 。
(l)
Er、作图题:作出下列结构的弯矩图(组合结Gou要计算链杆轴力)。
17、
40kN40kN
18、
.
q
19、
=P/a
a
a.5
a.5
20、
6m
21、
22、
a
a
23、
24、
3m
25、
26、
ql2
27、
28、
29、
30、
31、
a
32、
33、
q
35、
36
、
m0
l
37、
q
ql
/2
39、
.
40、
a
41、
2kN/m
kN
43、
a
结构力学
结构力学复习大纲
Zong的说来,学习结构力学必须注意以下三个问Ti:
1、平面杆件体系的几何构成分析,只有具备Liao基本的几何构成分析能力,才会判断一个杆Jian系统是否结构,是静定结构还是超静定结构,哪些是多余约束。几何构成分析是“搭”杆Jian,而结构计算是“拆”杆件,知道怎样“搭”结构才能正确、简便地“拆”结构,计算结Gou内力和变形。
2、在结构力学的学习中必须牢固建立“平衡”的思想,使“平衡”成为一种潜意识,结构Zheng体是平衡的,任何一个结点、一个杆件、几Ge杆件的集合体都是平衡的,都可用截面法取Chu隔离体建立平衡方程。必须熟练地运用平面Li系的平衡方程,平衡方程记住并不困难,重Yao的是熟练灵活地运用。
3、静定结构内力分析必须过关,并且比较熟Lian,静定结构的内力分析是最基本的技能。整Ge结构力学一环扣一环,静定结构内力分析是Jing定结构位移计算的基础,而静定结构内力和Wei移计算又是力法的基础,力法又是位移法的Ji础,位移法又是力矩分配法的基础,固定荷Zai下结构计算又是移动荷载下结构计算的基础。
第一章 绪论
本章复习内容:
Jie构、结构计算简图、铰结点、刚结点、滚轴Zhi座、铰支座、定向支座、固定支座等基本概Nian。
1、首先必须深刻理解结构、结构计算简图的Gai念。结构力学中的概念,都可在理解的基础Shang用自己的语言表达,不必死记教材上的原话,所谓理解概念,就是弄清其目的、条件、实Xian目的的手段、适用场合等。
Jie构是建筑物中承载的骨架部分,本课程研究De是狭义的结构,即杆件结构。
Shi际的结构是很复杂的,完全按照结构的实际Qing况进行力学分析是不可能的(可以断言,即Shi许多年后科学更发达,100%按照结构的Shi际情况进行力学分析仍然是不可能的!因为Jie构的复杂性是无穷尽的,科学的发展是无止Jing的),也是不必要的(次要因素的影响较小,抓住主要因素即可满足工程误差要求)。因Ci,对实际结构去掉不重要的细节,抓住其本Zhi的特点,得到一个理想化的力学模型,用一Ge简化的图形来代替实际结构,就是结构计算Jian图。 获得结构计算简图没有现成的公Shi可以套用,必须发挥研究者和工程师的智慧(正是在这点上体现他们水平的高低),经过Chang期研究和实践,他们总结出以下6方面的简Hua要点: 结构体系的简化(由空间到平Mian);杆件的简化(用轴线代替杆);
Gan件间连接的简化(结构内部结点的简化);
Jie构与基础间连接的简化(结构外部支座的简Hua);
材料
Xing质的简化(杆件材料物理力学特性的简化);
He载的简化(结构受外部作用的简化)
2、对支座的位移限制、约束反力的认识非常Zhong要,因为土木工程结构都是非自由体,不
Ke避免要处理各种支座。特将本课程中常见的4种支座归纳如下:
Di二章 平面杆件体系的几何构成分析
Zai绪论之后,第二章并没有一头扎进去计算各Zhong结构,因为结构是多个杆件组成的系统,必Xu对此杆件系统进行几何构成分析,是否能作Wei结构承载,若是结构,它是怎样“搭”成的,为正确、简便地“拆”结构进行分析打下基Chu。正如前面所述,本章非常重要,是结构力Xue分析的重要基础。
本章复习内容:
Shen刻理解几何不变体系、刚片、自由度、约束、瞬铰、多余约束、二元体、瞬变体系等基本Gai念,深刻理解几何不变体系的组成规律;
Shu练掌握用几何不变体系的组成规律对平面杆Jian体系作几何构成分析。
Jiao材上的“平面杆件体系的计算自由度”不作Yao求,可以不学。
1、首先必须深刻理解几个基本概念,这几个Gai念层层递进。
● 几何不变体系:不计材料应变情况下,体Xi的位置和形状不变。
Zai几何构成分析中与荷载无关,各个杆件都是Gang体。
● 刚片:形状不变的物体,也就是刚体。
Zai几何构成分析中,刚片的选取非常重要,也Fei常灵活,可大可小,小至一根杆,大至地基Ji础,皆可视为刚片。
● 自由度:体系运动时可以独立改变的坐标De数目。
Zai平面内,一点有2个自由度,一刚片有3个Zi由度。
● 约束:减少自由度的装置。
Yi根链杆(或链杆支座)相当于1个约束;
Yi个铰(或铰支座)相当于2个约束,注意两Gen链杆和一个铰在约束方面的功能完全可等同,可根据几何构成分析的需要相互转换,另外Zhu意瞬铰的概念,两根链杆直接铰接在一点,Gai点可视为实铰,两根链杆延长后相交在一点,该点则是瞬铰,一个瞬铰也相当于2个约束,两根链杆若平行,瞬铰在平行方向的无穷远Chu;
Yi个刚结点(或固定端)相当于3个约束。
● 多余约束:增加一个约束,体系的自由度Bing不减少,该约束就是多余约束。
Zhu意一个约束是否多余约束,必须视必要约束Er定。只有必要约束确定后才能确定多余约束,不能直接说哪个约束是多余约束。
2、必须深刻理解几何不变体系的组成规律。Jiao材上列出4个规律,其实基本的规律只有一Ge,就是三角形规律,即小学数学就传授的“San角形是稳定的”。
Jiang其中一根链杆视为刚片 将其中两Gen链杆视为刚片 将其中三根链杆视为刚Pian
Zhu意两刚片法则、三刚片法则中的铰与两根链Gan可互相替换;注意二元体法则、两刚片法则、三刚片法则中“三铰不共线”、“三链杆不Hu相平行或相交于一点”的条件,若不满足,Ze为瞬变体系。
3、给大家推荐几何构成分析的基本思路和步Zhou
● 若有基础,首先看基础以外部分与基础的Lian系数:等于3,则只分析基础以外部分,若Ji何不变,则整体几何不变,若几何可变,则Zheng体几何可变;不等于3,则须将基础作为一Ge刚片来分析;
● 观察是否有二元体,剔除所有的二元体;
● 从基本的刚片(特别是铰接三角形)出发,不断地扩大刚片,用两刚片法则或三刚片法Ze来分析,有些杆件较多的体系可能须多次运Yong两刚片法则或三刚片法则来分析。
Zai分析中,选刚片时要注意利用体系的对称性,另外所有的杆件必须用完,不能遗漏。 另外,做几何构成分析的习题,不必长篇大Lun,话不在多,在于说到点子上,推荐大家采Yong图解的方式,简明扼要,如下例所示。
Li题1:分析下图体系的几何构成。
Jie:基础以上部分与基础用三根链杆相连,只Fen析基础以上部分,
Di三章 静定结构的受力分析
Ben章计算梁、刚架、三铰拱、桁架、组合结构Zhe5种静定平面结构的内力,并画出必要的内Li图,是结构力学的另一重要基础。要学好本Zhang,首先必须建立以下认识:
● 千万不能轻视本章,认为静定结构的内力Ji算仍然是利用截面法和静力学的平衡方程,
Mei什么新东西,其实基本的东西就那么几点,Ji住几点基本的东西并不难,难就难在灵活自Ru地运用。
● 本章将从材料力学中单根杆内力计算过渡Dao杆件系统的内力计算,这是一个质的飞跃。Wan成这个过渡的工具就是上一章的几何构成分Xi,计算(“拆”)顺序与构造(“搭”)顺Xu相反。
● 在本章中要深化对“平衡”的认识,静定Jie构的内力计算就是始终与平衡打交道,结构Zheng体是平衡的,任何一个结点、一根杆、一个Ju部都是平衡的,尤其是结点的平衡,有助于Wo们从一根杆过渡到另一根杆计算内力,将各Gen杆串成杆件结构。
本章复习要求:
Shen刻理解:轴力、剪力、弯矩、三铰结构、三Jiao拱、桁架、简单桁架、联合桁架、组合结构Deng基本概念;由弯矩、剪力、载荷集度微分关Xi导出的杆件内力特点,多跨静定梁的几何构Cheng与内力特点,刚架中刚结点的平衡特点,刚Jia内力图的特点,梁和刚架、三铰拱与桁架、Zu合结构的内力(承载)特点;
Shu练掌握:截面法求指定截面的内力,分段叠Jia法画弯矩图,由弯矩、剪力、载荷集度微分Guan系画剪力图,简单刚架、主从刚架、三铰刚Jia的内力计算,桁架中零杆的判断,结点法和Jie面法求桁架杆件的轴力,静定组合结构的内Li计算。
1、关于截面内力的定义
Cai料力学中定义了轴力、扭矩、剪力、弯矩等Si种内力,在结构力学中基本上只涉及轴力、Jian力、弯矩:
Lian杆(二力杆)的任一截面只有轴力,以受拉Wei正(与材力中相同);
Liang式杆的任一截面有轴力、剪力、弯矩三种内Li,剪力以使隔离体顺时针转为正(与材力中Xiang同),与材力中(使梁下部受拉为正)不同,弯矩不规定正负号(因为结力中有各种方位De杆),而是根据截面法求出的弯矩判断哪侧Shou拉,在弯矩图中画在受拉一侧。
2、关于截面法
Jie面法是求所有平面结构(不管何种承载方式、不管静定或超静定)的指定截面内力的通用Fang法。请大家记住用6个字概括的截面法的3Ge步骤:
Jie开:用假想的截面(平面或曲面)将结构在Zhi定截面处完全切开,取出一部分作为隔离体(研究对象)。
Dai替:先画出隔离体受到的已知荷载,再将去Diao部分对隔离体的作用效果用相应的约束反力(支座反力和内力)代替并画出,方向可假设,实际方向由求出的约束反力的正负号确定。 平衡:对隔离体列出平衡方程,求出内Li。
3、由弯矩、剪力、载荷集度微分关系导出的Gan件内力特点
Zai材力中得到了弯矩、剪力、分布载荷集度间De连锁微分关系:
Gen据此关系,任一根杆(以水平杆为例)的内Li图的特点可总结如下:
He载情况弯矩图特点剪力图特点无荷载作用斜Zhi线水平直线均布荷载作用二次抛物线,凸的Fang向与方向相同斜直线集中力作用集中力作用Jie面处有尖点,尖的方向与的方向相同集中力Zuo用截面处有突变(台阶),从正向看台阶升Jiang方向与的方向相同,台阶升降值为集中力偶Zuo用集中力偶作用截面处有突变,突变值为集Zhong力偶作用截面处仍然光滑 上表列出的特Dian
You助于速画及检查弯矩图、剪力图,记住它们Bing不难,关键是时时处处熟练、灵活地运用,Yao形成一种下意识的条件反射,看到某根
Gan的荷载情况,就在脑海中形成弯矩图、剪力Tu的形状。
4、关于分段叠加法画弯矩图
Zai材力中一般用列弯矩方程画弯矩图,在结构Li学中禁止大家用列弯矩方程画弯矩图!因为Jie力中杆件多、荷载复杂,用列弯矩方程画弯Ju图将烦不胜烦,建议大家用分段叠加法画弯Ju图:
Gen据杆上荷载情况将杆分为若干段;
Yong截面法求控制截面(不同节段的过渡截面)De弯矩;
Zai轴线上将弯矩标在受拉一侧,然后分段连线:
Dui无荷载作用的区段,直接连实线,
Dui有均布荷载作用的区段,先用虚线连接,然Hou叠加上与区段长度相同的简支梁受均布荷载Zuo用的抛物线(注意是纵坐标的叠加,而不是Tu形的简单叠加)。
5、由弯矩、剪力、载荷集度微分关系画剪力Tu
Yu分段叠加法画弯矩图类似,
Gen据杆上荷载情况将杆分为若干段;
Yong截面法求控制截面的剪力;
Zai轴线上按正负号将剪力标在杆的两侧,然后Fen段连成实线。
Yi般地,从杆的一端开始,逐段推进,无荷载Qu段画与杆轴平行的直线,在集中力作用处用Tai阶过渡,均布荷载区段则求出两端控制截面De剪力,连成斜线。
6、多跨静定梁的几何构成与内力特点
7、刚结点的变形与平衡特点
Yi个刚结点处可有多根杆刚结,深刻理解刚结Dian的变形和平衡特点有助于后面位移法的学习Yu理解。现以两杆刚结点为例说明其变形和平Heng特点。
Gang结点的变形特点(如右图所示):
Liang杆在端不能有相对移动和相对转动,只能有
Zheng体的线位移和转角,变形前后两杆夹角不变。
Gang结点的平衡特点(如下图所示):
● 结构力学中的结点不是一个纯几何点,而Shi一个小区域(用极限的思想理解,要多小有Duo小),因此要将结点取出作为隔离体,必须Fen别在点偏左和偏下处切断两根杆。
● 结点与杆端有作用力和反作用力,满足牛Dun第三定律。两根杆端的弯矩、剪力、轴力是Jie点给予的,相应地,结点受到两根杆端的反Zuo用,因此研究结点的平衡,就可将两杆端的Nei力情况综合起来,有助于从一根杆过渡到另Yi根杆。
● 杆端或结点的受力必须用两个下标,前一Ge下标表示结点,后一个下标表示杆的另一端(远端)。另外,为了简便,结点与杆端间的Zuo用力、反作用力在书写上不加区分,如上图Zhong结点与水平杆端的作用力矩与反作用力矩都Yong表示。
● 对结点,可列出平衡方程如下:
最后的力矩平
Heng方程中,轴力和剪力对的力矩皆为零,因为Jie点区域是分别在点偏左和偏下无穷小处切断Liang根杆取出的。
● 对两杆刚结点,在无集中力偶作用时,两Gan的端同侧受拉。这点有助于快速地从一根杆De弯矩图过渡到另一根杆的弯矩图。
8、三铰结构的支座反力及内力计算
San铰刚架、三铰拱、三铰组合结构都是三铰结Gou,是由基础、基础以外的两个部分通过不在Yi条直线上的三个铰两两相连,按三刚片法则Zu装起来的静定平面结构。若与基础相连的两Ge铰等高,则可按以下顺序求支座反力和内力,作到一个方程解一个未知数:
Xian以整体为对象,求竖直支座反力;
Zai以基础以外的任一部分为对象,求水平支座Fan力及第三铰处反力。
9、桁架零杆的判断
Zai特定荷载作用下,桁架中内力为零的杆件称Wei零杆。
Shou先判断桁架的零杆,将有助于用结点法或截Mian法计算桁架。零杆的三种基本情况为: ● 两根杆汇交于一铰结点,结点上无外荷载,Ci两杆皆为零杆。
Yin为结点平衡,和的合力为零,
因此,。
● 三根杆汇交于一铰结点,其中两根杆共线,结点上无外荷载,另外一根不共线的杆为零Gan。
Yin为结点平衡,在垂直于共线的两根
Gan轴线方向投影,因此
● 对称桁架(支座、几何形状、荷载皆对称),对称轴上K形结点的两根斜杆为零杆。 Zai垂直于和的方向投影,
根据对称性,,
因此。
10、静定组合结构的合理计算顺序
Zu合结构既有梁、刚架结构(全为受弯构件)De特点,也有桁架结构(全为轴向拉压构件)De特点。一定要分清哪些是梁式杆,哪些是链Gan。要根据体系的几何构成特点选择合理的计Suan顺序,选择合理的截面,在计算出所有链杆Zhou力前,不要截断梁式杆。一般顺序是:先求Chu支座反力;再用截面法切开两刚片或三刚片De联系部分,求出约束反力;再用结点法,或Qu梁式杆整体为对象,求出其它链杆的轴力;Zui后分析梁式杆的荷载,计算梁式杆的内力。
Di四章 结构的位移计算
Ben章起承上启下的作用,教材上内容比较庞杂,有些理论部分讲得有点深奥,建议大家按如Xia的标准学习本章:
Dui理论推导和证明可不作要求,大家可根据自Shen基础酌情学习;
Dan对基本概念,基本原理的特点和适用范围等,公式的条件、适用范围、符号的含义一定要Zi细、深刻地理解;
Dui求刚体体系、变形体体系位移的基本技能一Ding要熟练掌握,否则会影响下一章力法及以后Jie构动力学课程
的学习。
本章复习要求:
Shen刻理解:位移、广义位移、刚体位移、弹性Wei移、虚功等基本概念;刚体体系虚功原理、Xu位移原理、虚力原理,变形体虚功原理,单Wei力法求荷载作用下静定结构位移的公式,图Cheng法的公式特点;
Shu练掌握:用虚力原理求支座移动时静定结构De位移,
Tu乘法求荷载作用下静定梁、刚架的位移。
1、关于位移的概念
Jie构位移计算的目的有两个,一是验算结构的Bian形是否符合要求,二是为超静定结构的计算Zuo准备。
Wei移除常规的角位移(截面绕其对称轴转过的Jiao度)、线位移(截面的形心沿某方向移动的Ju离)外,还有广义位移或相对位移,即某两Ge截面的相对转角或相对线位移。
Ruo结构产生位移时,结构内部产生应变,杆的Zhou线弯成曲线,这种位移可称为弹性位移;若Jie构产生位移时,结构内部无应变,杆的轴线Reng为直线,这种位移可称为刚体位移。 Yin起位移的因素包括荷载作用、温度改变、支Zuo移动、制造和装配误差,前两者使结构产生Dan性位移(应变),后两者只引起结构的刚体Wei移。
Wei移计算虽然是一个几何问题,但最好的解法Bing非几何方法,而是利用虚功原理。
2、实功与虚功的概念
Shang面提到,结构位移计算的基本方法是利用虚Gong原理,整章基本上都在与虚功打交道,因此Shen刻理解虚功的概念非常重要,可以与实功对Zhao着理解。
Da家在物理课程学过,功就是力与在力的方向De位移的乘积,若是常力直接相乘,若是变力Ze用积分处理。仔细推敲功的概念就会发现,Ta只要求是同一点、同一方向的力与位移的乘Ji,对此力和位移是否有因果关系并未作要求,因此就有两种情况:
Ru果做功的力与位移一一对应,有因果关系,Gai位移就是由该力引起的,这种功就称为实功, 如果做功的力与位移没有因果关系,Ji该位移与该力不相干(这是完全可能的),Ta们只
Shi在同一点、同一方向,这种功就称为虚功,Zhu意“虚”字在此并非不存在的意思,只是强Diao做功的力与位移独立无关。
Xia面举个简单的例子:
You图所示简支梁,先在1截面施加
He载(是指从零慢慢加至最终值),
Liang变形到绿线位置,然后在2截面
Shi加荷载(在此过程中保持不变),
Liang最终变形至红线位置(为了演示清楚,
Wei移画得比较大,实际都是小变形)。在此例Zhong有:
Shi功 , (此例中实功为变力做Gong)
虚功
3、刚体虚功原理的两种应用
4、
Dui变形体虚功原理的理解
Bian形体虚功原理是整章的基础,可以把本章所You的内容串起来,因为刚体虚力原理也不过是Qi特殊情况。对变形体虚功原理的推导尽管不Zuo要求,但对其本身及与其它原理、方法的关Xi的理解必须深刻:
5、图乘法应用的注意事项
Ji于单位力法的图乘法是求荷载作用下结构位Yi的最重要的方法,必须熟练掌握。
Jiao材上对图乘法已有详细说明和实例,请大家Zi细学习。在此强调几点:
● 应用条件:等截面直杆。和肯定至少有一Ge是直线图。
● 标距应取自直线弯矩图中,和在杆的同侧Ze乘积为正,否则为负。
● 对二次抛物线弯矩图,只需记住标准的二Ci抛物线面积公式,其它非标准的二次抛物线Ke分解成直线和标准的二次抛物线的叠加。
● 对分段折线弯矩图必须分段考虑,对梯形Wan矩图最好分解计算。
第五章 力法
Li法是分析超静定结构的第一种典型的方法,Ta以前面的几何构成分析、静定结构的内力分Xi、静定结构的位移计算三章为基础,同时又Wei位移法打下基础。前面的基础打好了,学习Li法就比较轻松。学习本章,首先必须仔细琢Mo、深刻理解力法的基本原理,若对力法基本Yuan理的理解不深就盲目做题,总会产生这样那Yang的困惑,就不能作到万变不离其宗,举一反San。
本章复习要求:
Shen刻理解:超静定次数、柔度系数、对称结构、对称荷载、反对称荷载等基本概念;超静定Ci数的确定原则,力法的基本原理,力法的三Ge“基本”(基本未知量、基本体系、基本方Cheng),力法计算超静定结构的标准步骤,超静Ding结构在荷载作用下的内力与变形特点, 超Jing定结构在支座移动等因素作用下的内力与变Xing特点,对称结构在对称或反对称荷载作用下De内力与变形特点。
Shu练掌握:判断超静定次数,确定多余约束,
Yong力法计算荷载作用下超静定梁、刚架的内力,
Li用对称性取半边结构,简化力法计算,
Zhi座移动情况下用力法计算超静定结构。
1、关于结构的超静定次数与多余约束
Zheng确判断超静定次数是用力法计算超静定结构De前提。教材上提到用公式确定结构的超静定Ci数,建议大家不用此方法,还是利用几何构Cheng分析来确定超静定次数和多余约束,因为那Liang个公式并不太好应用,容易出错,即使算出Liao超静定次数,还是要利用几何构成分析来确Ding多余约束。
● 判断超静定次数的基本原则:
Qu掉一根链杆支座或切断一根链杆,或在梁
Shi杆中加入一个单铰,则去掉1个约束;
Qu掉一个铰支座或切断一个单铰,则去掉2个Yue束;
Qu掉一个固定支座或切断一根梁式杆,则去掉3个约束;
● 要正确保留必要约束,不要把原结构拆成Ji何可变体系;另外要明确,一个超静定结构Ke以拆成多种形式的静定结构,但去掉的多余Yue束的个数相同。
2、深刻理解力法的基本原理
Li法的基本原理和三个“基本”(基本未知量、基本体系、基本方程)在教材的第二节,通Guo一个典型的一次超静定梁作了阐述。在此作Tu解式的说明:
3、深刻理解力法典型方程中每一个方程、每Yi项、每个符号的含义
Ci超静定结构的力法的基本方程是利用叠加原Li导出的,无论结构是什么型式、力法的基本Wei知量和基本体系怎么选取,其力法的基本方Cheng均为此形式,也称力法的典型方程: 或
Zai深刻理解力法基本原理的基础上,深刻理解Li法典型方程中每一个方程、每一项、每个符Hao的含义后,不管各种类型的考试中填空题、Xuan择题、判断题、简答题等如何考查,都可在Li解的基础上用自己的语言解答,而不必死记Ying背:
Mei个方程代表了某个多余约束处的变形条件,Ji基本体系在外载荷和所有多余未知力(基本Wei知量)共同作用下该多余约束处位移为零;
Mei一项代表了基本体系在一个因素单独作用下Mou个多余约束处的位移;
Rou度系数表示了基本体系在单位力作用下沿方Xiang产生的位移(附带说明:柔度系数、自由项Jie有两个下标,第一个下标表示产生位移的地Dian,第二个下标表示产生位移的原因,可简称Wei“前地点、后原因”),柔度矩阵为对称矩Zhen(位移互等定理),主系数恒大于零; 自由项表示了基本体系在外载荷单独作用Xia沿方向产生的位移。
4、力法计算超静定结构的标准步骤
Da家在深刻理解力法的基本原理和典型方程后,一定会觉得力法是非常标准化、模式化、程Xu化的一种方法,不论用力法计算何种型式的Chao静定结构(在荷载作用下),都可分为以下Biao准的五大步(以弯曲变形体系为例):
5、对称性的利用
Dui称结构在是指几何尺寸、支座、杆件刚度都Guan于某根轴线对称的结构,结构力学中对称结Gou是较常见的,在前面静定结构的分析中已处Li过对称静定结构的内力和变形,细心的同学Ke能已总结过它们的特点,现在对荷载作用下De对称超静定结构,最好利用对称性简化力法De计算。
● 对称结构的内力与变形特点总结:
● 对
Cheng结构受对称或反对称荷载作用,用力法计算,有两种处理方式:
Xuan取对称的基本结构,在对称荷载作用下只考Lv对称基本未知量,在反对称荷载作用下只考Lv反对称基本未知量;
Yan对称轴切开结构,根据对称轴截面上的内力Huo位移特点,安上相应的支座,对任一个半边Jie构计算,然后根据内力图对称性补齐成整体De内力图。
● 对称结构受非对称荷载作用,可将荷载分Cheng对称和反对称两组(除非荷载分解很复杂),再利用对称性计算。
6、支座移动时用力法计算超静定结构
Yu荷载作用下超静定结构的力法计算相比,支Zuo移动时用力法计算超静定结构相对难些,难Dian在于此时力法的基本方程不标准,没有统一De形式,但基本方程中自由项的计算比前面简Dan得多。
● 取不同的基本体系,力法的基本方程差别Jiao大。一般来说,凡与基本未知量对应的支座Wei移参数都出现在力法基本方程的右边项中,Qi他的支座位移参数都出现在力法基本方程的You边项中。
● 与前面荷载作用下超静定结构的内力、变Xing特点相反,支座移动(还有温度改变、制造He装配误差)作用下,超静定结构的内力与各Gan的绝对刚度有关,而位移与各杆的相对刚度You关。
7、超静定结构与静定结构的全面比较
Xue习了静定结构和超静定结构的内力和位移计Suan后,可以对两种类型的结构作一个全面的比Jiao,以加深对它们的理解。
结构类型
Bi较项目静定结构超静定结构几何构成
Te点无多余约束有多余约束,因此在地震等突Fa灾害不易倒塌内力特点荷载作用下内力由平Heng方程唯一确定,与各杆件的刚度无关荷载作Yong下,内力不能由平衡方程唯一确定,与各杆Jian的相对刚度有关温度改变、支座移动、制造He装配误差等因素不引起内力温度改变、支座Yi动、制造和装配误差等因素引起内力,与各Gan件的绝对刚度有关内力分布不均匀,费材料Nei力分布均匀,省材料变形特点荷载作用、温Du改变情况下产生弹性变形,与各杆件的绝对Gang度有关荷载作用、温度改变、支座移动、制Zao和装配误差等因素皆引起弹性变形,荷载作Yong下与各杆件的绝对刚度有关,温度改变、支Zuo移动、制造和装配误差等因素作用下与相对Gang度有关支座移动、制造和装配误差等因素引Qi刚体位移,与各杆件的刚度无关结构刚度小,变形大、不均匀结构刚度大,变形小、均匀
第六章 位移法
Wei移法是结构力学中计算超静定结构(当然它Huan可用来计算静定结构)的另一种非常典型的Fang法,它是力矩分配法、分层法、反弯点法、D值法等渐进方法(专业课
Zhong使用较多)的基础,也是矩阵位移法、有限Dan元法的基础,也是结构力学的精华和难点所Zai。与力法的序言中所述的相同,首先必须仔Xi琢磨、深刻理解位移法的基本思想。
本章复习要求:
Shen刻理解结点位移、弦转角、杆端弯矩、固端Wan矩、刚度等基本概念;位移法的基本思想、Ji本未知量、基本体系(结构)、基本方程,Shen刻理解位移法的杆端弯矩方程,深刻理解
Wei移法建立平衡方程的两种方法。
Shu练掌握用位移法的两种具体方式求解无侧移De连续梁和刚架,以及简单的有侧移刚架的计Suan。
1、深刻理解位移法的基本思想与基本步骤
Wei移法的基本思想是“先拆后合”。
2、深刻理解位移法中的符号约定
Zai位移法中要套用公式写杆端弯矩,因此符号Yue定(结点转角、弦转角、杆端弯矩一律以顺Shi针为正)非常重要,在此对符号约定作以下Shuo明:
● 结点转角、弦转角、杆端弯矩在未求出之Qian一律假设正号,实际的方向根据求出的量的Zheng负号确定;
● 弦转角是什么含义?为什么要规定弦转角De符号?
Xian转角就是从杆的变形前的弦线到变形后的弦Xian所转过的角度,注意弦线与轴线有差别,弦Xian是将杆件的两端截面形心连成的直线,而轴Xian是杆的各个截面形心连成的。
Gan的两端的支座线位移可能各种各样,但从力Fa的例7-13可知,只有垂直于杆轴的相对Wei移才引起杆端弯矩。在小变形情况下,垂直Yu杆轴的相对位移等于弦转角乘以杆的长度。 ● 前面第三章中说,结力中弯矩不象材力Zhong那样规定正负号,弯矩图上不标正负号,画Zai受拉一侧,为何现在规定杆端弯矩以顺时针Wei正?
Qi实并不矛盾,可以统一起来:
3、关于位移法的杆端弯矩方程
Wei移法的杆端弯矩方程是为位移法的第二大步Fu务的,对每一根拆成的超静定杆,不必再原Shi地用力法计算一遍,而是直接套通用的杆端Wan矩的公式。现对杆端弯矩方程作以下说明:
● 一根超静定杆的杆端弯矩包括:外载荷的Gong献;支座位移(转角和垂直于杆轴的相对位Yi)的贡献。可以用叠加原理写出总的杆端弯Ju。
● 杆端弯矩的公式较多,可以总结如下:
统一为
4、关于位移法中的固端弯矩
Wei了正确地写出杆端弯矩表达式中的固端弯矩,特作以下两点说明:
● 首先必须会确定写固端弯矩的计算模型。Gu端弯矩是对拆成的超静定杆件,仅考虑荷载Zuo用、不考虑支座移动时的杆端弯矩,因此确Ding固端弯矩模型的原则是:结点位移(位移法De基
Ben未知量)为零,支座保留原状。
● 对固端弯矩,建议只记忆或在教材的表8-1查找其绝对值,其符号由变形图确定,因Wei表8-1中只给出了水平方位的梁在几种荷Zai下的固端弯矩,不可能包含所有情况,而结Gou中的杆件有各种支座布局(如左端链杆、右Duan固定)、各种方位、各种荷载情况。
Ru图(a),先勾画出变形图,有两个反弯点,第一个反弯点左边
Xiang上凸、右边向下凸,第二个反弯点左边向下Tu、右边向上凸,
Xiang哪边凸一定是哪边受拉,因此杆的A端上边Shou拉,弯矩为
Ni时针,B端上边受拉,弯矩为顺时针,
(a) (b)
Dui图(b)情况,类似地分析得到
Ru图(c),先勾画出变形图,只有一个反弯Dian,
Fan弯点左边向上凸,因此杆的A端上边受拉,
弯矩为逆时针,
(c)
Ru图(d),先勾画出变形图,只有一个反弯Dian,
Fan弯点左边向下凸、右边向上凸,
Yin此杆的A端下边受拉,弯矩
Wei顺时针,B端上边受拉,弯矩
为顺时针,
(d)
5、关于位移法的基本未知量的判断
Wei移法的基本未知量数目=刚结点转角数+结Dian独立线位移数
Jie点独立线位移的判断是难点。在不计杆件轴Xiang变形(注意教材P408的解释)的前提下,有两种手段判断结点独立线位移:
● 勾画结构变形图或弦线图,根据变形图或Xian线图确定结点独立线位移;
● 刚结点改铰结点法:将结构所有的刚结点(包括固定支座)改为铰结点(因为刚结点的Zhuan角已作为位移法的未知量),为使此铰接体Xi成为几何不变需要添加的最少的链杆数(成Wei静
Ding结构)即为结点独立线位移数。
6、关于位移法的基本体系
Ji于位移法的基本思想,有两种具体的做法:
● 直接取隔离体建立平衡方程,就是教材上Di五节以前用的方式,这种方式是位移法的入Men方法,优点是简便、直观、易懂,缺点是不Neng象力法那样标准化、模式化、程序化,没有Tong一形式的平衡方程。
● 采用位移法的基本体系,就是教材上第五Jie讲述的,这种方法虽然不很直观易懂,但是Fei常标准化、模式化、程序化,有统一形式的Ping衡方程,对以后学习力矩分配法、矩阵位移Fa、结构动力学也很有帮助。
Jiao材上第五节对此方法讲得很细致、很精彩,Xi望大家仔细学习、品味,加深理解和体会,Shu练掌握此方式。在此强调两点:
Zhi接建立平衡方程和采用基本体系建立平衡方Cheng本质上是相同的,即前面讲的“先拆后合”Yu此节的“先锁后松”无
本质差别;
Yu力法中一样,位移法的基本思路也是过渡法,过渡的桥梁就是基本体系,位移法也有三个Ji本(基本未知量、基本体系、基本方程),Ye要深刻理解位移法基本方程的每个方程、每Yi项、每个符号的含义:
Mei个方程代表了一个平衡条件,即某个附加约Shu在荷载和支座位移作用下的总反力为零; 每一项代表了一个单独因素作用在某个附加Yue束中产生的反力;
Gang度系数表示了仅第个附加约束发生单位位移Shi在第个附加约束中产生的反力(仍然是“前Di点、后原因”),刚度矩阵仍为对称矩阵(Fan力互等定理),主系数仍恒大于零; 自You项表示了外载荷单独作用下在第个附加约束Zhong产生的反力。
7、位移法与力法的全面比较
Xue习了力法和位移法两种计算超静定结构的典Xing方法后,可以对两种方法作一个全面的比较,以加深对它们的理解。
方法
Bi较项目力法位移法基本思路过渡法,过渡桥Liang为力法基本体系过渡法,过渡桥梁为位移法Ji本体系基本未知量多余未知力结点位移基本Fang程变形协调条件平衡条件基本顺序先考虑平Heng条件(选基本未知量),再考虑变形条件(Qiu基本未知量)先考虑变形条件(选基本未知Liang),再考虑变形条件(求基本未知量)提出De时间顺序先后,位移法站在力法的肩膀上比Jiao适用的结构特点结点较多而支座的超静定次Shu低结点较少而支座的超静定次数高适用的结Gou类型只能用于计算超静定结构(因为力法的Ji本未知量是多余约束力)能用于计算静定和Chao静定结构(因为位移法的基本思想是“先拆Hou合”)第七章 力矩分配法
Li矩分配法的理论基础是位移法,适用范围是Lian续梁和无侧移刚架。它的特点是避免了解方Cheng,单结点力矩分配得到的是精确解,多结点Li矩分配得到的是渐进解。
本章复习要求:
Shen刻理解:转动刚度、分配系数、传递系数、Suo紧结点、放松结点等基本概念;单结点、受Jie点集中力偶作用情况的力矩分配过程与特点,单结点、受任意荷载作用情况的力矩分配过Cheng与特点,多结点、受任意荷载作用情况的力Ju分配过程与特点。
Shu练掌握:用力矩分配法计算连续梁和无侧移Gang架的内力。
1、深刻理解力矩分配法的几个基本概念
● 转动刚度:表示杆端对转动的抵抗能力(A端为施力端,B端为远端),在数值上等于Shi杆端产生单位转角时须施加的力矩。
Zhuan动刚度与远端支承情况、杆的线刚度有关。
● 分配系数:表示了结点A受外力矩作用时Ge杆A端分担的抵抗弯矩的比例,
● 传递系数:表
Shi了传递到远端的弯矩与近端分配的弯矩的比Zhi,
Chuan递系数仅与远端支承情况有关。
2、深刻理解几种结点和荷载情况力矩分配法De关系
第八章 影响线
Qian面各章讨论的都是结构受固定荷载作用的内Li和位移,要分析结构受移动荷载(如吊车轮Ya、楼面上的人群荷载、桥梁上的汽车轮压等)作用下的内力和位移则要利用影响线这个工Ju。本章只要求掌握静定结构的内力影响线,Jing定结构的内力影响线都是由分段直线组成的。
Yao学好本章,必须把握两点:一是深刻理解影Xiang线的概念,若影响线的概念认识得不深入,Yu到稍复杂的静定结构的影响线,脑子就易产Sheng各种混乱;二是深刻理解影响线与固定荷载De内力图的既区别、又联系的辩证关系,要认Shi到影响线与内力图不同,也要看到影响线其Shi也不是什么新东西,仍然要使用静定结构内Li分析的基本方法,因为移动荷载作用在结构Shang就是无限多种固定荷载作用在结构上的情况De集合。
本章复习要求:
Shen刻理解:移动荷载、影响线、结点荷载等基Ben概念;静力法作影响线的特点,简支梁的支Zuo反力、弯矩、剪力的影响线,外伸梁的影响Xian、结点荷载作用下梁的影响线与简支梁影响Xian的关系,机动法作影响线的特点。
Shu练掌握:静力法作单跨梁、外伸梁、多跨静Ding梁、结点荷载作用下的单跨梁的支座反力与Nei力的影响线;利用影响线求固定荷载作用下Jing定梁结构的支座反力和指定截面的内力。
1、深刻理解影响线与内力图的区别与联系
Dan位荷载在结构上移动时结构的某指定截面的Liang值(支座反力、弯矩、剪力、轴力等)的变Hua规律的图形就是影响线,它与固定荷载作用Xia结构的内力图的关系总结如下: 类别
Bi较项目内力图影响线横坐标杆件的不同截面Dan位荷载的不同作用位置纵坐标杆件的不同截Mian的内力值与单位荷载的不同作用位置对应的Tong一截面的内力荷载位置不变变化考察的截面Bian化不变影响线可视为将单位荷载作用在不同Wei置时结构的内力图中同一横坐标处的纵坐标Qu出而画成的图形;内力图则可视为将结构的Bu同截面的内力影响线中与特定的单位荷载作Yong位置对应的内力取出而画成的图。
2、深刻理解机动法作影响线的特点
Yong静力法作影响线时可能需取许多隔离体来列Fang程,尤其是对象多跨静定梁这样的杆件较多De结构。
Shi际上,静定结构的支反力和截面内力都可视Wei约束反力(支座反力是外部的约束反力,截Mian内力是内部的约
Shu反力),因此可解除与该支座反力或截面内Li对应的约束,结构就成为机构,勾画出虚位Yi图,此时机构上的主动力只有单位荷载与该Zhi座反力或截面内力,虚功方程只有两项,就Ke方便地求出该支座反力或截面内力的变化规Lv:
Shi机构沿的正方向发生虚位移,作出单位荷载Zuo用点的虚位移图,即得到的影响线的轮廓,Zai令,即可得到影响线图的纵坐标值。
Ji动法作影响线时注意两点:
● 使机构沿的正方向发生虚位移后,要画单Wei荷载作用点的虚位移(特别是象结点荷载作Yong的梁的某个截面内力影响线的情况),最终You单位荷载作用点的虚位移图得到影响线。 ● 横坐标以上的图形,单位荷载的虚功为负,影响线值为正;横坐标以下的图形,单位荷Zai的虚功为正,则的虚功为负,影响线值为负。
结构力学4
Zuo业四 静定结构内力计算
1.梁的荷载及支承情况关于梁中央C截面对Cheng,则下列结论中正确的是( C )。
A.Q图对称,M图对称,且QC=0
B.Q图对称,M图反对称,且MC=0
C.Q图反对称,M图对称,且QC=0
D.Q图反对称,M图反对称,且MC=0
2.梁的弯矩图如图所示,则梁上的最大剪力Wei( B )。
A.P
B.5P/2
C.3P/2
D.7P/2
3.图示结构中截面K的剪力值Qk为( B ):
A.1.5P
B.-1.5P
C.P
D.-P
4.梁的某一段内作用有均匀分布力时,则该Duan内的内力图为( B )。
A.Q水平线,M斜直线
B.Q斜直线,M曲线
C.Q曲线,M曲线
D.Q斜直线,M带拐点的曲线
5.梁在集中力偶作用的截面处,它的内力图Wei( C )。
A.Q图有突变,M图无变化
B.Q图有突变,M图有转折
C.M图有突变,Q图无变化
D.M图有突变,Q图有转折
6.图示桁架结构的零杆的数目( B )。
A.3
B.7
C.8
D.9
7图示结构中截面K的弯矩值Mk为( C ):
A.PL(左边受拉)
B. (左边受拉)
C.2PL(右边受拉)
D.
CBBBCBC (右边受拉)
结构力学(下)
Xi安建筑科技大学结构力学 (下 ) 试卷
Ban级 ________学号 _____姓Ming _________成绩 _____
Yi、 是非题(共 10分) (对的在括号Nei标记ˋ√ˊ, 错的标记ˋ×ˊ)
1、 (3分)静定结构和超静定结构的内力De影响线均为折线组成。 ()
2、 (3分)杆件单元刚度矩阵是反映该单Yuan杆端位移列阵和单元杆端发力列阵之间的关Xi。 ()
3、 (2分)当结构中某杆件的刚度增加时,结构的自振频率不一定增大。 ()
4、 (2分)力矩分配法得到的结果均为近Si结果。 ()
Er、 选择题(共 15分)
1、 (4分)机动法作静定结构影响线的依Ju是:()
A 、刚体体系虚力原理; B 、变形体的Xu功原理;
C 、刚体体系虚位移原理; D 、变形体De虚位移原理;
2、 (4分)图示结构,用矩阵位移法计算Shi(计轴向变形) ,基本未知量数目为:() A 、 7; B 、 8; C 、 9; D 、 4。
3、 (4分)矩阵位移法中,结构的原始刚Du方程是表示下列两组量值之间的关系:() A 、 杆端位移与结点位移; B 、杆Duan力与结点力;
C 、结点力与结点位移; D 、结点位移Yu杆端力。
4、 (3分)单元刚度矩阵中元素 K ij 的物理意义为:()
A 、 当 δi =1时引起的与 δj Xiang应的杆端力;
B 、 当 δj =1时引起的与 δi Xiang应的杆端力;
C 、 当 δi =1时引起的与 δj Xiang应的杆端位移;
D 、 当 δj =1时引起的与 δi Xiang应的杆端位移 ;
San、 填空题(共 10分)
1、 (4分)直接刚度法中处理位移边界条Jian时有以下两种方法,即__________和 _________,前一种方法的未Zhi量数目比后一种方法的____。
2、 (6分)图示体系质量集中在横梁上,Zi振频率为____________。
Si、计算题(65分)
1、用力矩分配法画示结构的 M 图。 (10分 )
2、利用影响线求图示结构的支座反力 R A 及截面 E 的弯矩 , 其中 P=10KN,q=2KN/m。 (15分)
3、求图示体系的自振频率和振型,并画振型Tu ,EI 为常数。 (15分)
4、 已知图示连续梁的结点位移列阵为 {}[]T
05. 004. 003. 0-?=(分Bie为结点 2,3,4的转 角 ), 求单Yuan (2)的杆端力 . 设各杆 E=2.0×104KN/cm2,I=400cm4,L=400cm.(15分)
5、求图示连续梁的极限荷载。 (10分)
[]????????????????????L EI L EI L EI L EI L EI L EI L EI L EA L
EA L EI L EI L EI L
EA e ////-///-//-//-//
=) 4602601206120
00460
120
2232323
结构力学(专升本)
河南工程学院
2017年秋《结构力学》期末试题
Pi次专业:2017年春季 -土木工程 (Zhuan升本 ) 课程:结构力学 (专升本 ) 总时长:180分钟
1. ( 单选题 ) 在图示结构中零Gan数为 10。
(
) (本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
2. ( 单选题 ) 图示结构,位移Fa典型方程的荷载项 R=.-15kN?
m (本题 2.0分 )
B、 false
学生答案:B
标准答案:A
解析:
得分:0
3. ( 单选题 ) 图 示 结 构 用 力 法 求 解 时,可 选 切 断 杆
Jian 2、 4 后 的 体 系 作 为 Ji 本 结 构 。 (
)
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:A
标准答案:B
解析:
得分:0
4. ( 单选题 ) 图示结构的超静Ding次数为
()
(本题 2.0分 )
A、 2
B、 3
D、 5
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
5. ( 单选题 ) 图示体系为无多Yu约束的几何不变体系。
(
) (本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
6. ( 单选题 ) 位移法基本结构 (或单跨超静定梁) 仅在荷载作用下 产Sheng的杆端剪力和杆端弯矩叫固端剪力和固端弯Ju, 统称固端力或载常 数。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
7. ( 单选题 ) “受弯直杆发生Wan曲变形后, 杆件两端点间的距离不 变。”是位移法中受弯直杆的“轴向刚度条件”。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
8. ( 单选题 ) 图示连续梁用传Tong位移法计算时的基本未知量数为 1个,用Ju阵位移法计算时的基本未知量数为 1
个。
(本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误 学生答案:B 标准答案:B Jie析:
得分:2
9. ( 单选题 ) 单自由度体系 (无阻尼) 在简谐荷载作用下, 当荷载 De频率大于结构的自振频率时, 动位移与动He载的方向相反。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
10. ( 单选题 ) 力(荷载)的San要素(大小、方向和作用线)或其 中任一Yao素若随时间变化,该荷载就称为动力荷载。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
11. ( 单选题 ) 主振型是指结Gou在简谐荷载作用下各质点相对位置 不变的Zhen动方式。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
12. ( 单选题 ) 结点的不平衡Li矩等于汇交于该结点的各杆近端的 固端弯Ju之和。结点力矩为结点不平衡力矩乘以(-1)。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
13. ( 单选题 ) n次超静定结Gou必定要出现 n+1个塑性铰才能达到 极Xian状态。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
14. ( 单选题 ) 平行移动荷载Shi指大小、方向均不变,但位置可任 意移动De荷载。 (本题 2.0分 )
A、 正确
B、 错误
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
15. ( 单选题 ) 图 示结构中, 去掉其中任意两根支座链杆后余下 部分Du可作为力法计算的基本体系 。
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
16. ( 单选题 ) 图示连续梁用Li法求解时 , 最简便的基本结构 是:
(本题 2.0分 )
A、 拆去 B 、 C 两支座;
B、 将 A 支座改为固定铰支座,拆去 B 支座;
C、 将 A 支座改为滑动支座,拆去 B 支座;
D、 将 A 支座改为固定铰支座, B Chu改为完全铰。
学生答案:D
标准答案:D
解析:
得分:2
17. ( 单选题 ) 欲使图示结点 A 的转角=0 ,应在结 点 A 施加De力偶 M =
(本题 2.0分 )
A、 5i
B、 -5i
C、
C .
D、
学生答案:D
解析:
得分:2
18. ( 单选题 ) 在图示体系中, 去掉其中任意两根支座链杆后, 所 余Xia部分都是几何不变的。()
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
19. ( 单选题 ) 对单结点结构, 力矩分配法得到的是精确解。 () (Ben题 2.0分 )
A、 true
B、 false
标准答案:A
解析:
得分:2
20. ( 单选题 ) 位移法的基本Wei知数是:() (本题 2.0分 )
A、 结构上任一截面的角位移和线位移
B、 结构上所有截面的角位移和线位移
C、 结构上所有结点的角位移和线位移
D、 结构上所有结点的独立角位移和独立线Wei移
学生答案:D
标准答案:D
解析:
得分:2
21. ( 单选题 ) 超静定结构在He载作用下的反力和内力,只与各杆 件刚度De相对数值有关。 (本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:A
解析:
得分:0
22. ( 单选题 ) 力法典型方程De实质是超静定结构的平衡条件。 (本 题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
23. ( 单选题 )
Tu示静定梁在所示荷载作用下跨中截面的 M 为 80kN.m 。
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
24. ( 单选题 )
Tu示对称桁架在对称荷载作用下,其零杆共有San根。
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false 学生答案:B 标准答An:B 解析:
得分:2
25. ( 单选 题
)
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false 学生答案:B 标准答An:B 解析:
得分:2
26. ( 单选题 ) 静定结构的全Bu内力及反力, 只根据平衡条件求得, 且Jie答是唯一的。 (本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
27. ( 单选题 ) 图示结构:
(本
题 2.0分 )
A、 ABC 段有内力
B、 ABC 段无内力
C、 CDE 段无内力
D、 全梁无内力 学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
28. ( 单选题 ) 在弯矩图的拐Zhe处作用的外力是()。 (本题 2.0分 )
A、 轴向外力
B、 横向集中力
C、 集中力偶
D、 无外力
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
29. ( 单选题 )
Chang变体系在一般荷载作用下()
(本题 2.0分 )
A、 产生很小的内力
B、 不产生内力
C、 产生很大的内力
D、 不存在静力解答
学生答案:D
标准答案:D
解析:
得分:2
30. ( 单选题 ) 图示梁 A Jie面弯矩影响线是:()
(本题 2.0分 )
A、 A 图
B、 B 图
C、 C 图
D、 D 图
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
31. ( 单选题 ) 图 a 、 b 所示结构均能用力矩分配法求解。 ()
(本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
32. ( 单选题 ) 增加各杆刚度,则结构的结点位移就一定减 少。 ( ) (本题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:B
标准答案:B
解析:
得分:2
33. ( 单选题 ) 下图中哪一种Qing况不能用力矩分配法计算。 ( )(本题 2.0分 )
A、
B、
C、
D、
学生答案:D
标准答案:D
解析:
得分:2
34. ( 单选题 ) 位移法利用什Me条件建立典型方程?平衡条件。 ( )(Ben题 2.0分 )
A、 true
B、 false
学生答案:A
标准答案:A
解析:
得分:2
35. ( 多选题 ) 结点单杆具有De性质:(本题 4.0分 )
A、 结点单杆的内力,可以由该结点的平衡Tiao件直接求出
B、 当结点单杆上无荷载作用时,单杆的内Li必为零
C、 如果依靠拆除单杆的方法可以将整个桁Jia拆完,则此桁架可以应用结点法将 各杆的Nei力求出,计算顺序应按照拆除单杆的顺序
学生答案:ACB
标准答案:ABC
解析:
得分:4
36. ( 多选题 ) 桁架的分类 (本题 4.0分 )
A、 简单桁架
B、 联合桁架
C、 复杂桁架
学生答案:ABC
标准答案:ABC
解析:
得分:4
37. ( 多选题 ) 按照几何特征,结构可分为:(本题 4.0分 )
A、 杆件结构
B、 薄壁结构
C、 实体结构
学生答案:ABC
标准答案:ABC
解析:
得分:4
38. ( 多选题 ) 结点的分类有:(本题 4.0分 )
A、 铰结点
B、 刚结点
C、 组合结点
学生答案:ABC
标准答案:ABC
解析:
得分:4
39. ( 多选题 ) 荷载的分类有:(本题 4.0分 )
A、 永久荷载
B、 可变荷载
C、 偶然荷载
学生答案:ABC
标准答案:ABC
解析:
得分:4
40. ( 多选题 ) 拱的常用形式 (本题 4.0分 )
A、 三铰拱
B、 两铰拱
C、 无铰拱
学生答案:ABC
标准答案:ABC
解析:
得分:4
41. ( 多选题 ) 支座分类有哪Xie:(本题 4.0分 )
A、 可动铰支座
B、 固定铰支座
C、 固定支座
D、 定向支座
学生答案:ABCD
标准答案:ABCD
解析:
得分:4
42. ( 多选题 ) 桁架内力计算De方法 (本题 4.0分 )
A、 结点法
B、 截面法
C、 联合法
D、 加权法
Xue生答案:AB 标准答案:ABC 解析:
得分:2.7