结构力学(力学版)
华中科技大学土木工程与力学学院
《结构力学》试卷
2004-2005学年度第一学期
姓名______________专业________________班级____________成绩______
1、用位移法计算图示结构,并绘弯矩图。(25分)
q
q a
a
2、请用力矩分配法作图示结构的弯矩图,并求D 点竖向位移。(25分)
3、指出图示结构位移法的未知量个数(最少),并在图上标出。(每题5分,共
10分) 1)
4a
3a
2)
q
4、对图示结构进行编号,写出整体刚度矩阵的阶数。(10分)
3m
5、请求出图示结构等效节点荷载列阵。(20分)
q
6、求图示超静定梁的极限荷载F Pu 。(
10分)
B
附录:等截面杆件的固端弯矩和剪力
323
222
222)
3(2)3(2)
(l a l pa Q l b l pb Q l b l pb m BA AB AB
--
=-=
--
= ql
Q ql
Q ql m BA AB AB
83
858
2-==-
=
B
q
0632
2
=-
==-
=BA BA AB AB Q ql m ql Q ql m
212
2122
2
ql Q ql m ql Q ql m BA
BA AB AB -
==
=-
=
1、解:
取半结构分析,基本未知量为B 点水平位移?和转角B ?,
q
2a
C
8qa 2
杆端弯矩和杆端剪力为:()()2
2
2
2462122262126612242BA BA B AB B BC B B Q q a M i i
a q a M i i a M i i i ql F a a ???????=-+??
????=--??
=???=-+-??
由平衡条件有:
0,0B
BA BC M
M M =+=∑,0,0BA X Q F F =?=∑
解得
34
46,217B qa qa EI EI ?=?=
,作弯矩图如上所示 2、解: 分配系数
323,,2/3,1/388BA BC BA BC EI EI
S S μμ??=
===
q
q
固端弯矩
233328148,1258161682F F BA
BC Pl ql M
M ??====-+?=-
分配弯矩''
21(100(5848))220/3,(100(5848))110/3
33BA BC M M =?--+==?--+=
取如下图所示的静定结构,在D 点施加单位荷载后弯矩图如下
1
利用图乘法,计算D 点位移:
11222812
2(212221.332)86412363D EI EI EI ??=
???+??+?-????
求得
D ?↑204.45
=
()EI
3、解:
1)两个未知量,
2)一个未知量
q
4、解:
刚度矩阵为10×10阶
(0,0,0)
(0,(0,4,0)
5、解:
(0,0,0)
0,0,0)
(1,2,4)
F F ① 22[0,,,0,,]212212T
ql ql ql ql =---
F F ②
=
[,,,,,]228228T
ql ql +
--+-
0α=,F F -①=F F -① 22[0,,,0,,]212212T
ql ql ql ql =+++- /4απ=-,F F -②=22[0,,,0,,]
2828T ql ql ql ql +++-
λ①=(1,2,4,0,0,0) λ②=(0,0,0,1,2,3) 220812E ql ql P ql ??
????
??
=??
-????????
6、解:
破坏机构为:
A
B
虚功方程:Pu u A u C F M M θθ??=?+?,其中39,2A C l l θθ??=
=
解得:
u u 7.5
P M F L =
华中科技大学土木工程与力学学院
《结构力学》试卷 2005-2006学年度第一学期
1、用位移法计算图示结构,并绘弯矩图,所有杆件的EI 均相同。(20分)
(12
2m
2m
(2)
EI 常数
3、用力矩分配法计算图示结构,并作出弯矩图。(20分)EI常量
3m
4m 5m 5m
4、用矩阵位移法计算图示桁架(先处理法)(20分)(1)编码
(2)形成结构刚度矩阵K
(3)形成结点荷载列阵p F
°
L
L
5、用矩阵位移法计算图示结构(先处理法)
(1)编码
(2)形成结点荷载列阵(13分)
F,梁截面的极限弯矩为Mu。(15分)6、试求等截面梁的极限荷载pu
6a
a
附录:等截面杆件的固端弯矩和剪力
323
222
222)
3(2)3(2)(l a l pa Q l b l pb Q l b l pb m BA AB AB
--
=-=
--
= ql
Q ql
Q ql m BA AB AB
83
858
2-==-
=
0632
2
=-
==-
=BA BA AB AB Q ql m ql Q ql m
212
2122
2
ql Q ql m ql Q ql m BA
BA AB AB -
==
=-
=
桁架件件局部坐标系单元刚度矩阵][k ,坐标转换矩阵][T
L EA k ????
?????
???-=0000010100000101
][
1、解:
未知量:E ?、? 杆端弯矩:
33EB E i M i L ?=-?,3EF E M i ?=,64EG E i
M i L ?=+?
62GE E i M i L ?=+?,223816ED E ql ql M i ?=+-
,
3AD i
M L =-? 建立方程:
0E
M
=∑
2
3633430
16E E E E i i ql i i i i L L ????-?+++?++=
q
q
B
q
2
3130
16E i ql i L ?+?+= (1)
0X =∑
QDA QEB QEG F F F ql +=+ 23QDA i F L =
?,233QEB E i i F L L ?=-+?,2612QEG E i i F L L ?=--?
代入后得到: 2318E i i
ql L L ?+?=…………2 联立解得:
20.0183E qL i ?=- 3
0.0586
qL i ?=
2
2、解:
(1)取半刚架如图所示:
2个基本未知量:B ?、D ? (2)取半刚架如图:
E
2个基本未知量:A ?、?
3、解:
固端弯矩:
2250
20.831212BC CB
ql M kN m M =-=-=-?=-
2
13.3312AB BA ql M M kN m
-===? 2250
83.3333CD ql M kN m
=-=-
=-? 2250
66DC ql M kN m
=
-=-?
力矩分配法过程与分配系数标注于下图:
A
-13.33-13.33-20.8320.83-83.33-41.6754.0013.50
27.00
-13.50-9.75
-9.75
-4.875
-4.875 3.900.975-0.975
1.95
-0.975-0.975-0.488-0.4880.390.098-0.0980.195-0.1-0.1-0.05-0.05
0.020.04
0.01
-0.01-0.01
-0.01-18.7425
2.495
2.50
73.747-68.747
-56.253
绘制弯矩图如下:
4、解 : (1)编码
°
L
L
(
2)求解整体结构刚度矩阵
K
1000000000
000EA EA L L k EA EA L L ??
-????
????=????-??
??
????,2000000000
000
L L k
??-?
?
??
??
??=
??
?
???
???
?
??
[
]1
1
k k ?
?=??,[][][]2
2
T
k T k T ??=??
[
]
2
00
00
00
00
T
????
?
????
???=??
????
??
,[
]2k ????
????
?=???
??????
定位向量:
[]10012T
λ=,[]21200T
λ=
[
]12
2EA L EA k L ??+?????
==????-????????
(3)形成结点荷载列阵
cos30sin 301
2p p p p p F F F F F ??????==???
?????
?????
5、解:
(1)编码:
3m 3m
15kN
(2)荷载列阵:
{}1502010500005000j p ????????-??-??????=??
??
??
??
????
??
??
??,
{}0303003030g F ????-????-=??????-????,{}{}440303003030g g F F ????????-=-=????????-?? []44568910λ=
{}000030300030300e p ??????
??
??
??
??
??
=??????????????-????,得:150201080300080300p ??
? ? ?- ?- ? ? ?= ?
? ? ? ? ? ?- ???
6、解:
求梁的最大弯矩
a
6a 212
qa
2
35122x qa qx M x =-
35
12x dM qa qx dx =-
令上式为0;得到:
35
12x a =
2
22max
353535122512122122882qa q qa qa qa M a ??=?-?=> ??? max
u M M =得到:
极限荷载
22881225u M q a =
2006~2007学年度第一学期 成绩
学号 专业 班级 姓名
1、 用位移法计算图示刚架(只需做到建立方程,求出系数和自由项为
止)。(20分)
C A
B
D
M
2、 试确定图示结构用位移法求解时基本未知量数目,并画出基本体系。
(10分)
a)
F P
b)
3、用力矩分配法计算图示连续梁,作出弯矩图,EI=常数。(20分)
E
2m2m2m2m2m
6m
4、试用先处理法求出图示梁的整体刚度矩阵。(15分)
A
5、请求出图示结构的荷载列阵。(15分)
6、试求出图示结构的极限荷载F PU。(10分)
a
7、
请画出图示结构的大致弯矩图。(10分)
a)
b)
附:单元刚度矩阵
323222
32322
2
0000
12612600646200
000012612600626400
e EA EA L L EI
EI EI EI L L L L EI EI EI EI L L L L k EA EA L L EI EI EI EI L L L L EI EI EI EI L L
L
L ??-
??????-
??????-??
??=????-??
????--
-??????-????
1 2 3 5 6
1
2
3
4 4
5 6
1、 解:
① 未知量:B ?、? ② 杆端弯矩:
3=
?DA i M L 3?=BA B M i 64?=-?BC B i M i L
62?=-
?CB B i
M i L
③ 建立方程
0∑=B M +=BA BC M M M
67?-
?=B i
i M L ①
取AB 截面:
QBC
?
=-
2
3QAD i F L
2
612QBC B i
i
F L
L
?=-
+
?
2
6150
B i
i
L
L
?-+
?= ②
2、解:
a ) 由于结构对称,荷载反对称,可取半刚架如下:
F
F
F
基本体系1 基本体系2
2个未知量 4个未知量
b )
0X ∑=
QAD QBC
F F =
或
3、解:
4、解:编号如图所示:
0,0
0 0 1 2
结构力学
Structural Mechanics 郑州大学樊友景教授高等教育出版社高等教育电子音像出版社 结构力学是土木工程各类专业方向的一门重要的专业技术基础课,是土木工程专业的一门重要的主干课程。高等数学、理论力学和材料力学为 结构力学提供了必要的数学基础和力学基础;结构力学的内容又将在钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、地基基础、高层结构、结构抗震等各后续专业课中得到广泛的应用。通过本课程的学习,使学生能较全面地掌握杆系结构的强度、刚度和稳定 计算的基本理论和基本方法。为后续专关于作者单元测试软件说明综合测试电子教案使用说明退出 第二章第三章 第四章第五章 第六章第七章 第八章第九章 第十章关闭 试卷1试卷2试卷3试卷4试卷5试卷6试卷7试卷8试卷9试卷10关闭结构力学教学课件
郑州大学樊友景教授 高等教育出版社高等教育电子音像出版社 课件说明 本软件依据的教材蓝本是龙驭球、包世华主编的《结构力学I——基本教程》(第二版),高等教育出版社,2007 。主要内 容包括静定结构分析、超静定结构分析、矩阵位移法、动力计 算基础等共10章课堂教学内容;另有各章单元测试题和10 套 综合测试题。学生做了单元测试题和综合测试题后,可立即得 到评判和参考解答。 本电子教案可用于高等学校土建、水利、力学等专业结构力 学课程的教学,也可供有关工程技术人员参考。 返回
郑州大学樊友景教授 高等教育出版社高等教育电子音像出版社 绪论 静定结构的受力分析虚功原理与结构位移计算 力法影响线 结构的几何构造分析 位移法(以直接建立平衡方程法为主)矩阵位移法结构动力计算基础渐近法及其他算法简述电子教案章目录 返回 位移法(以基本体系法为主)各章重点回顾第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章关闭
结构力学 第二章 几何组成分析(典型例题)
[例题2-1-1] 计算图示体系的自由度。 ,可变体系。 (a ) ( b ) 解: (a ) 几何不变体系,无多余约束 ( b ) 几何可变体系 [例题2-1-2 ] 计算图示体系的自由度。桁架几何不变体系,有多余约束。 解: 几何不变体系,有两个多余约束 [例题 2-1-3] 计算图示体系的自由度。桁架自由体。 解: 几何不变体系,无多余约束 [例题 2-1-4] 计算图示体系的自由度。 ,几何可变体系。 解: 几何可变体系 [例题 2-1-5] 计算图示体系的自由度。刚架自由体。 解: 几何不变体系,有6个多余约束 [例题2-2-1] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则。 几何不变体系,且无多余约束 [例题2-2-2] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则。 几何不变体系,且无多余约束 [例题2-2-3] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则。 几何不变体系,且无多余约束 [例题2-2-4] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则。
几何不变体系,有一个多余约束 [例题2-2-5] 对图示体系进行几何组成分析。二元体规则。几何不变体系,且无多余约束 [例题2-2-6 ] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则,三刚片规则。 几何不变体系,且无多余约束 [例题2-2-7] 对图示体系进行几何组成分析。三刚片规则。 几何不变体系,且无多余约束 [例题 2-2-8] 对图示体系进行几何组成分析。三刚片规则。 几何不变体系,且无多余约束[例题2-3-1] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则。 几何瞬变体系 [例题2-3-2] 对图示体系进行几何组成分析。两刚片规则。 几何瞬变体系 [例题2-3-3] 对图示体系进行几何组成分析。三刚片规则。 几何瞬变体系 [例题2-3-4] 对图示体系进行几何组成分析。三刚片规则。
结构力学_习题集(含答案)
《结构力学》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】:本课程《结构力学》(编号为06014)共有单选题,判断题,计算题1,计算题2,计算题3,计算题4,几何构造分析等多种试题类型,其中,本习题集中有[计算题4]等试题类型未进入。 一、单选题 1.弯矩图肯定发生突变的截面是()。 A.有集中力作用的截面; B.剪力为零的截面; C.荷载为零的截面; D.有集中力偶作用的截面。 2.图示梁中C截面的弯矩是()。 4m2m 4m 下拉);上拉); 下拉);下拉)。 3.静定结构有变温时,()。 A.无变形,无位移,无内力; B.有变形,有位移,有内力; C.有变形,有位移,无内力; D.无变形,有位移,无内力。 4.图示桁架a杆的内力是()。 ; B.-2P;; D.-3P。 5.图示桁架,各杆EA为常数,除支座链杆外,零杆数为()。
A.四根; B.二根; C.一根; D.零根。 P a l = a P P P 6 6. 图示梁A 点的竖向位移为(向下为正)( )。 A.)24/(3EI Pl ; B.)16/(3EI Pl ; C.)96/(53EI Pl ; D.)48/(53EI Pl 。 P EI EI A l/l/22 2 7. 静定结构的内力计算与( )。 无关; 相对值有关; 绝对值有关; 无关,I 有关。 8. 图示桁架,零杆的数目为:( )。 ; ; ; 。 9. 图示结构的零杆数目为( )。 ; ; ; 。 10. 图示两结构及其受力状态,它们的内力符合( )。 A.弯矩相同,剪力不同; B.弯矩相同,轴力不同; C.弯矩不同,剪力相同; D.弯矩不同,轴力不同。
《结构力学》作业2答案
1. 求图示体系的计算自由度,并分析其几何构造。 答W=-4,有多余约束的不变体系。 2. 求图示多跨静定梁的弯矩和剪力图。 rm 3. 试作下图所示结构的弯矩图。 lin 2iii lin I Jin
答. 4 . 答. L L L L Bl c d L ni/ L 利用静定结构的一般性质求图示桁架结构的内 力。 在F P作用下,只有右柱受了压力,而其它杆件的内力均为零。 5.用静力法求作图示多跨连续梁甩、RD M、F QE的影响线。 O D L h 4 C
A 支座往下位移了 b , B 支座往右位移了 a ,求 C 点的竖向位移 A cv 和C 1 , I b a —X b — — — — (向下) 2 4 2 4 下 7.试利用力法求解图示超静定结构,作出弯矩图,并求 答. R A 影响线 F D 影响线 M E 影响线 F QE 影响线 点的相对转角 2KN/in 6.图示三铰刚架 C 点水平位移。
答. 取BC 杆的轴力为基本未知量 X i , 则 X i =-3/2 M Dc =6KN- m (左侧受拉) C 点水平位移: 用位移法求解图示结构。 ¥ 牛1 J U llll II 1 zl t H 确定未制量, (2)尸斓穹範表达式 基本方程: II X I IP 0, 求得: 11 128 近T 仃 64 E? " ■ 6x2/ ,也 I 匚片=旳刊 —xA- — … 12J',空尸 3/ 、r M U gH + Al 虻=0 心+討 V F = O 卜g _打眩— 9/ 27/ 、&L L n 句 —H + - X uA — — Fp =0 h h … la If 2 9.试利用弯矩分配法求图示超静定结构,作出弯矩图。 EI=常数。 -m AB =n BA =30KN- m c =-20KN ?m 6麻N JL BC=3/7 2QKN/D] B J I J J I J Jc X 2 in lb 4in 20KN 最终弯矩: M A B =10KN- m (左侧受拉) Xr
2015年初试802《结构力学》科目考试大纲
初试《结构力学》科目考试大纲 一、考查目标 在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握平面杆件结构分析计算的基本概念、基本原理和基本方法,了解各类结构的受力性能,具备结构分析与计算等方面的能力。 二、考试形式与试卷结构 (一)试卷满分及考试时间 满分为150分,考试时间为3小时。 (二)答题方式 闭卷、笔试。 (三)试卷内容结构 静定结构受力分析(20%)、结构位移计算(10%)、超静定结构受力分析(30%)、矩阵位移法(10%)、结构动力计算基础(10%)、影响线及其应用(10%)、其他内容(10%)。 (四)试卷题型结构 作图题、计算题(150分)。 三、考查内容 (一)几何组成分析 掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其运用。 (二)静定结构受力分析
主要内容为: (1)运用隔离体平衡的方法计算一般静定结构支座反力和构件截面内力。 (2)静定梁、静定平面刚架的计算及内力图的绘制。 (3)实体三铰拱的受力特点。三铰拱合理拱轴线的概念和特点。 (4)计算静定平面桁架杆件内力的结点法和截面法。 (5)组合结构的组成特点和内力计算。 (6)了解静定结构受力特性。 (三)结构的位移计算 主要内容为: (1)单位荷载法。 (2)静定结构在荷载作用下的位移计算。 (3)图乘法。 (4)静定结构在非荷载因素(支座移动、温度变化)作用下的位移计算。 (5)超静定结构的位移计算。 (四)力法 主要内容为: (1)超静定结构的概念,超静定次数的确定。 (2)力法的基本原理和典型方程。 (3)力法计算荷载作用下的超静定结构。 (4)对称性的利用。
(5)超静定结构的特性。 (五)位移法 主要内容为: (1)位移法的基本原理,位移法基本未知量的确定。 (2)位移法的典型方程,位移法计算荷载作用下的超静定结构。 (3)对称性的利用。 (4)位移法与力法的联合运用。 (六)力矩分配法 主要内容为: (1)力矩分配法的基本原理和基本概念。 (2)用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。 (七)影响线及其应用 主要内容为: (1)影响线的概念。 (2)静力法和机动法作静定结构在直接荷载、间接荷载作用下的影响线。 (3)利用影响线计算影响量。 (4)最不利荷载位置的确定。 (八)矩阵位移法 主要内容为: (1)局部坐标与整体坐标系下的单元刚度矩阵。 (2)坐标转换。
李廉锟《结构力学》(第5版)(下册)课后习题-第14章 结构的极限荷载【圣才出品】
第14章 结构的极限荷载 复习思考题 1.什么叫极限状态和极限荷载?什么叫极限弯矩、塑性铰和破坏机构? 答:(1)极限状态和极限荷载的含义: ①极限状态是指整个结构或结构的一部分超过某一状态就不能满足设计规定的某一功能要求时所对应的特定状态; ②极限荷载是指结构在极限状态时所能承受的荷载。 (2)极限弯矩、塑性铰和破坏机构的含义: ①极限弯矩是指某一截面所能承受的弯矩的最大数值; ②塑性铰是指弯矩不能再增大,但弯曲变形则可任意增长的截面; ③破坏机构是指出现若干塑性铰而成为几何可变或瞬变体系的结构。 2.静定结构出现一个塑性铰时是否一定成为破坏机构?n次超静定结构是否必须出现n+1个塑性铰才能成为破坏机构? 答:(1)静定结构出现一个塑性铰时一定成为破坏机构。 因为根据几何组成分析,当静定结构出现一个塑性铰时,结构由几何不变变成几何可变或几何瞬变体系,此时该结构一定成为了破坏机构。 (2)n次超静定结构不必出现n+1个塑性铰才能成为破坏机构。 因为n次超静定结构出现n个塑性铰时,如果塑性铰的位置不合适,也可能使原结构变成几何瞬变的体系,此时的结构也成为了破坏机构。
3.结构处于极限状态时应满足哪些条件? 答:结构处于极限状态时应满足如下三个条件: (1)机构条件 机构条件是指在极限状态中,结构必须出现足够数目的塑性铰而成为机构(几何可变或瞬变体系),可沿荷载作正功的方向发生单向运动。 (2)内力局限条件 内力局限条件是指在极限状态中,任一截面的弯矩绝对值都不超过其极限弯矩。 (3)平衡条件 平衡条件是指在极限状态中,结构的整体或任一局部仍维持平衡。 4.什么叫可破坏荷载和可接受荷载?它们与极限荷载的关系如何? 答:(1)可破坏荷载和可接受荷载的含义: 可破坏荷载是指满足机构条件和平衡条件的荷载(不一定满足内力局限条件); 可接受荷载是指满足内力局限条件和平衡条件的荷载(不一定满足机构条件)。 (2)与极限荷载的关系 极限荷载是所有可破坏荷载中的最小者,是所有可接受荷载中的最大者。 习题 14-1 已知材料的屈服极限σs=240MPa。试求下列截面的极限弯矩值:(a)矩形截面b=50mm,h=100mm;(b)20a工字钢;(c)图示T形截面。
《结构力学》课后习题答案
《结构力学》课后习题答案 习 题 7-1 试确定图示结构的位移法基本未知量数目,并绘出基本结构。 (a) (b) (c) 1个角位移 3个角位移,1个线位移 4个角位移,3个线位移 (d) (e) (f) 3个角位移,1个线位移 2个线位移 3个角位移,2个线位移 (g) (h) (i) 一个角位移,一个线位移 一个角位移,一个线位移 三个角位移,一个线位移 7-2 试回答:位移法基本未知量选取的原则是什么?为何将这些基本未知位移称为关键位移?是否可以将静定部分的结点位移也选作位移法未知量? 7-3 试说出位移法方程的物理意义,并说明位移法中是如何运用变形协调条件的。 7-4 试回答:若考虑刚架杆件的轴向变形,位移法基本未知量的数目有无变化?如何变化? 7-5 试用位移法计算图示结构,并绘出其力图。 (a) 解:(1)确定基本未知量和基本结构 有一个角位移未知量,基本结构见图。 (2)位移法典型方程 11110p r Z R += (3)确定系数并解方程 i ql Z ql iZ ql R i r p 24031831 ,82 12 12 111= =-∴-== (4)画M 图 l
(b) 解:(1)确定基本未知量 1个角位移未知量,各弯矩图如下 (2)位移法典型方程 11110p r Z R += (3)确定系数并解方程 1115 ,352 p r EI R = =- 15 3502 EIZ -= 114Z EI = (4)画M 图 (c) 解:(1)确定基本未知量 一个线位移未知量,各种M 图如下 6m 6m 9m 4m 4m 4 m
最新结构力学2课后概念题答案(龙驭球)
1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么? 答:主要区别表现在:(1) 在动力分析中要计入惯性力,静力分析中无惯性力;(2) 在动力分析中,结构的内力、位移等是时间的函数,静力分析中则是不随时间变化的量;(3) 动力分析方法常与荷载类型有关,而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度,确定体系动力自由度的目的是什么? 答:确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数,称为体系的动力自由度(质点处的基本位移未知量)。 确定动力自由度的目的是:(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数(运动方程 数=自由度数),自由度不同所用的分析方法也不同;(2) 因为结构的动力响应(动力内力和 动位移)与结构的动力特性有密切关系,而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别? 答:二者的区别是:几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目,分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目,分析的目的是要确定结构振动形状。 1.4 结构的动力特性一般指什么? 答:结构的动力特性是指:频率(周期)、振型和阻尼。动力特性是结构固有的,这是因为它们是由体系的基本参数(质量、刚度)所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同,在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力,产生阻尼的原因一般有哪些?什么是等效粘滞阻尼? 答:振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有:材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然,也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。 粘滞阻尼理论的优点是便于求解,但其缺点是与往往实际不符,为扬长避短,按能量等 效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数,这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 1.6 采用集中质量法、广义位移法(坐标法)和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系,它们采用的手法有何不同? 答:集中质量法:将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上,认为其他地方没有质量。质量集中后,结构杆件仍具有可变形性质,称为“无重杆”。 广义坐标法:在数学中常采用级数展开法求解微分方程,在结构动力分析中,也可采用 相同的方法求解,这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响(形状函数),一般来说,对于一个给定自由度数目的动力分析,用理想化的形状函数法比用集中质量法更为精确。有限元法:有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中,广 义坐标是形函数的幅值,有时没有明确的物理意义,并且在广义坐标中,形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标,且形函数是定义在分片区域的。在有限元分析中,形函数被称为插值函数。 综上所述,有限元法综合了集中质量法和广义坐标法的特点:(l) 与广义坐标法相似, 有限元法采用了形函数的概念。但不同于广义坐标法在整体结构上插值(即定义形函数),而是采用了分片的插值,因此形函数的表达式(形状)可以相对简单。(2) 与集中质量法相比,有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量,具有直接、直观的优点,这与集中质量
哈工大_结构力学(王焕定第二版)影响线一章答案
5-1 用静力法作图示梁的支杆反力F N1、F N2、F N3及内力 M K 、F Q K 、F N K 的影响线。解:取隔离体如图(a)所示 ∑M A =0F N3 = 52l (x?32l) ∑F x =0F N1 =F N2 ∑F y = 0F N1 = 52 (4?x l )x<3l 时取隔离体如图(e)所示 M K = F N3l F Q K =?F N3 F N K =0 x >3l 时取隔离体如图(f)所示 M K = F N3l ?1×(x?3l) =?x+l 8 2 F Q K =1?F N3 = ? x5 5l F N K =0 由求出的影响系数方程可作出影响线如图所示。
5-2 用静力法作图示梁的F By 、M A 、M K 和 F Q K 的影响线。解:取隔离体如图(a)所示 ∑F y =0F By =1∑M B =0M A =x x