哈工大_结构力学(王焕定第二版)影响线一章答案

哈工大_结构力学(王焕定第二版)影响线一章答案
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

M K =l/2

F Q K =?1x >l/2时, 取隔

离体如图(e)所示

M K =l ?x

F Q K =0

由影响系数方程可作出影响线如图所示。

5-3 用静力法作图示斜梁的F Ay、F Ax、F By 、M C 、F Q C 和F N C 的影响线。

(1)解:∑M A =0F By = x/l

∑F y =0F Ay =1?x/l

∑F x =0F Ax =0x

=0 M C = bx/l

∑F r =0 F Q C =?x l cosα

∑Fβ=0 F N C = x l sinα

x>a,取左侧∑M c =0 M C = a(1?x/l)

∑F r =0 F Q C = (1?x l )cosα

x ∑Fβ=0 F N C =?(1?l )sinα由影响系数方程可作出影响线如图所示。

5-3(2)解:∑M A =0F By = x l tanα

x

∑F y = 0F Ay =? l tanα

∑F x =0 F Ax =?1x

l x tanα

∑F r =0 F Q C =?x l sinα

∑Fβ= 0 F N C = x l sinα?tanα

x>a,取左侧∑M c =0 M C = tanα?a(1?x/l)

∑F r =0 F Q C = sinα?x l sinα

∑Fβ= 0 F N C = cosα+ x l tanα?sinα

由影响系数方程可作出影响线如图所示。

5-4 用静力法作图示刚架F Q1、M2(以左侧受拉为正)、F N2、M3、和F Q3的影响线。F P =1在BC 上移动。解:取1 点左侧作隔离体,如图(g) 所

l ∑F y = 0 F Q1 = 0x

∑F y = 0 F Q1 =?1取2 点上侧做

隔离体,如图(h)所示

∑M2 = 0 M2 = x?2l

F y =0F N2 =?1取3 点上侧做隔离体,如图(i)所示

∑M3 = 0 M3 = x?3l

∑F

=0F Q3 =?1由影响系数方程可作出影响线如图

所示。

5-5 用静力法作图示刚架F Ax、F Ay、F Q R E 和F Q L E 的影响线。F P =1在DF上移动。解:x

=0F

By =F

Bx

∑M A =02lF By = 2l F Bx +1?x联立求解,得F By = F Bx = 2x/3l

F Ax = F Bx = 2x/3l

F Q R E = 0,F Q L E =?2x/3l

x >l∑M C =02F Ay =F Ax

∑M B =0 F Ax 2l +2lF Ay =1×(2l ?x)

联立求解,得F Ax

1

F Ay = (2l ?x)

3l

1 x

F By =1?F Ay = +3 3l

l < x <2l F

Q L

E

=?F

By

=?(1+ x )

3 3l

F Q R E = 0

x >2l F Q LE =1? F By =1?(1 + x ),F Q RE =1 3 3l

由影响系数方程可作出影响线如图所示。

5-6 用静力法作图示刚架M J 、F N J 、M K 和F Q K 的影响线。

F P =1在CE 上移动。 解:首先做出F By 的影响线

x <4m

F By = 0

x

x >4m F By = ?2

2

作M K 、F Q K 的影响线

x <2m M K =

0,F Q K = 0 4m >x >2m M K =

2?x ,F Q K =1 x >4m

取隔离体如图(f )所示

M K =?(F By ?1)×2 = 6?x ,F Q K =1?F By =3?x /2

作M J 、F N J 影响线 取隔离体如图(g )、(h)所示 x <4m

M J = x ,F N J =?1 x >4m

M J = (1?F By )×4 =12? x ,F Q K = F By ?1= x /2?3

由影响系数方程可作出影响线如图所示。

5-7 作三铰拱 D 截面M D 、F Q D 、F N D 影响线。

4 f

拱轴方程 y = l 2 x (l ? x )

解::1)做M D 影响线

M D =M D 0 ?F H y D

F H = M C 0 / f

做出M D 0 、M C 0 和F H 影响线如图(b)、(c)、(d)所示。

y D =

×3×(9?3) = 2 通过叠加可得M D 影

响线如图(e)所示。

2) 作F Q D 、F N D 影响线 F Q D = F Q 0D cos ?D ?F H sin ?D

F N D =?F Q 0D sin ?D ? F H cos ?D 做出F Q 0D 影响线如图(f)所示,

4 f y ′(3) = 0.3337 y ′(x ) = 2 (l ? 2x )

l

?D =18.432D cos ?D = 0.9487,sin ?D = 0.3162

通过叠加可得F Q D和F N D 影响线如图(f)、(g)所示。

5-8 作静定多跨梁F By 、M K 、F Q R K 和F Q L K 影响线。

解:(1)作出荷载在主梁上移动时的影响线,如图(a)、(b)、(d)所示;

(2) 作出荷载在次梁上移动时的影响线,如图(e)、(f)、(g)、(h)所示(红线为间接荷载影响线,黑线为直接荷载影响线)。

5-9 分别就F P=1 在上弦颌下弦移动作图示桁架指定杆件的内力影响线。

解:(1)荷载上行时做出支座反力影响线如

图(a)、(b)所示。

F N1: x=0时,F N1 =0;

x>d时,取Ⅰ-Ⅰ截面右侧为隔离体

∑M C = 0F N1 =?2F Ay

F N2 : x> 2d 时,取Ⅱ-Ⅱ截面左侧为隔离体

∑M C = 0F N2 =?2F Ay ;

x

∑M C =0F N2 =?F By

F N3 : x>d 时,取Ⅰ-Ⅰ截面左侧为隔离体

∑F y =0 F N2 = 5F Ay ; x =0 时,F N2 =0

F N 4: x >2d 或x =0时,F N4 =0; x = d 时,用结点

法得F N4 =? 2

F N 5: x d 时,F N5 =0 ; x =2d 时,用结

点法得F N5 =?1

(2)荷载下行时 F

N 1 、

F N 2 、F N 3、F N 4的影响线与荷载上行时相同。

F

N 5 : 用结点法得 F N5 =0;

做出的各条影响线如图所示。 5-10 用静力法作图示组合结构的指定量值的影响线。 解:取整体为隔离体

∑M

A

= 0 F Bx = x /2

F N BC = F Bx = x /2

M

A

= 0 F By =1? x / 4 取 BD 杆段作为隔离

体如图(b)所示,

x > 2m 时 M D = F By × 2 = 2 ? x / 2

F Q D = F By =1?x/ 4x < 2m时M D =

F By × 2 ?1×(2 ?x) = x/ 2

F Q D = F By ?1 = ?x/ 4

做出的各条影响线如图所示。

5-11 作图示结构F By 、M C 、F Q R C 和F Q L C 影响线。

(a) 解:取隔离体如图(f)所示∑M D = 0 F N CD = x/2l取隔离体如图(g)所示

∑M A = 0 F By = F N CD /2 = x/4l

由截面法可得

M C = F By ?4l = x/ 4

F Q R C =?F By=?x/4l

F Q L C = F N CD ?F By = x/4l

做出的影响线如图所示。

5-11(b) 解:

x < 2l 时,与题5-11(a)相同;

x > 2l 时,与简支梁相同。利用题5-11(a)

的结果和简支梁的影响线

可作出影响线如图所示。 5-12 图示简支梁上有单位力偶移动荷载m =1,试作F Ay 、F By 、F Q C 、M C 影响线。 解:

∑M

A

= 0 F By =1/l

∑F y

= 0 F

Ay

= ?F By = ?1/l x

F By ?b = b /l x >a M C = F Ay ?a = a /l

F Q C = ?1/l

作出影响线如图所示。

5-13 试用机动法重作习题 5-2 的各项影响线。

5-15 试用机动法作图示多跨静定梁M F 和F Q G 的影响线。

解:

:

5-14

试用机动法重作习题 5-8 的各项影响线。

5-16试求图示吊车梁在两台吊车移动过程中,跨中央截面的最大弯矩。

F P1 = F P2 = F P3 = F P4 = 324.5kN 。

解:做出跨中央截面弯矩M K 的影响线如图b 所示,由影响线可判断出M K 的最不利荷载位置为图c。

M K max = F P1 ×0.1+ F P2 × 2.5 + F P3 ×1.775

= 324.5× (0.1+ 2.5 +1.775) = 1419.69kN.m

5-17两台吊车的轮压和轮距如图(a)所示,试求B柱的最大压力。

F P1 = F P2 = 478.5kN,F P3 = F P4 = 324.5kN 。

解:做出F By 影响线如图b 所示,图c 为使F By 取得最大值的荷载位置。

F By = F P 1 ×0.2 + F P 2 ×1+ F P 3 × 0.758

= 478.5×0.2 + 478.5×1+ 324.5×0.758 = 820.17kN

解:做出F N a 影响线 F By = x /5d

x < 4d

取结点B 为隔离体,如图所示,

∑F y

= 0 F

N a

= ? 5F By

x = 5d F N a = 0

5-18 试求在图示移动荷载作用下,桁架杆件 a 的内力最小值。

由做出的F N a 影响线可见,荷载作用于C 点时F N a 最小,其值为

4 5

F N a min =?×30 =?24 5kN

5

5-19试求图示简支梁在移动荷载(不能掉头)作用下截面K的最大正剪力和最小剪力。解:采用试算确定。使最大或最小(最大负号值)的可能位置有四种,如图(c)、(d)、(e)、(f)所示。使最大的可能位置有(c)、(d)。对于图(c)所示荷载位置

F Q K = 40×+ 60×

+ 20×=

57.78kN对于图(d)所示荷载位置

F Q K =?40×+ 60×

+ 20×=

51.11kN

所以F Q K max = 57.78kN

使最小的可能位置有(e)、(f)。对于图(e)所示荷载位置

F Q K = 60×(?) + 20×(?) + 30×

= 0对于图(f)所示荷载位置

F Q K = 20×(?) + 30×(?) =?12.22kN

所以F Q K min =?12.22kN

5-20移动荷载如图所示,试求简支梁的绝对最大弯矩。解:F P1是使跨中截面弯矩发生最大值的临界荷载,

在临界位置(图b)上

F R =120+ 40 =160kN

F R ×a= 40×4 a =1m

移动荷载使F P1和F R分布于中点两侧(图c),没有荷

载移出或移入梁,故绝对最大弯矩为

F R (l ?a )2 ?M K L

M K max =

l 2 2

1 1 0 = 324kN.m

=(2?) ?

解:做出M K影响线如图(a)。使M K最大的荷载分布为图(b),最小的荷载分布为图(c)。

1发生于距左支座 4.5m 处截面。

2-21 试绘出图示连续梁的F

0y 、M 0 、F1y 、M K 、F Q K 、F Q L2 、F Q R2 影响线的形状。

5-22试求图示连续梁梁在可动均布荷载q=30k N/m作用下,截面K的最大弯矩和最小弯矩。

对于图(b)所示荷载分布,利用力法可解出M k m ax

δ11 = 4/ EI

?1P =?640/ EI

M K max = x1 =160/3 (kN.m)

对于图(c)所示荷载分布,利用力法可解出

M k min

δ11 = 4/ EI

?1P = 270/ EI

M K min = x1 =?67.5 (kN.m)

同济大学朱慈勉结构力学第10章结构动.知识题目解析

同济大学朱慈勉 结构力学 第10章 结构动..习题答案 10-1 试说明动力荷载与移动荷载的区别。移动荷载是否可能产生动力效应? 10-2 试说明冲击荷载与突加荷载之间的区别。为何在作厂房动力分析时,吊车水平制动力可视作突加荷载? 10-3 什么是体系的动力自由度?它与几何构造分析中体系的自由度之间有何区别?如何确定体系的 动力自由度? 10-4 将无限自由度的振动问题转化为有限自由度有哪些方法?它们分别采用何种坐标? 10-5 试确定图示各体系的动力自由度,忽略弹性杆自身的质量。 (a) (b) EI 1=∞ EI m y ? 分布质量的刚度为无穷大,由广义坐标法可知,体系仅有两个振动自由度y ,?。 (c) (d) 在集中质量处施加刚性链杆以限制质量运动体系。有四个自由度。 10-6 建立单自由度体系的运动方程有哪些主要方法?它们的基本原理是什么? 10-7 单自由度体系当动力荷载不作用在质量上时,应如何建立运动方程? 10-8 图示结构横梁具有无限刚性和均布质量m ,B 处有一弹性支座(刚度系数为k ),C 处有一阻尼器(阻尼系数为c ),梁上受三角形分布动力荷载作用,试用不同的方法建立体系的运动方程。

解:1)刚度法 该体系仅有一个自由度。 可设A 截面转角a 为坐标顺时针为正,此时作用于分布质量m 上的惯性力呈三角形分布。其端部集度为.. ml a 。 取A 点隔离体,A 结点力矩为: (3) 121233I M ml a l l mal =???= 由动力荷载引起的力矩为: ()()2121 233 t t q l l q l ??= 由弹性恢复力所引起的弯矩为:.21 33 la k l c al ? ?+ 根据A 结点力矩平衡条件0I p s M M M ++=可得: ()3 (322) 1393 t q l ka m al l c al ++= 整理得:() . .. 33t q ka c a m a l l l ++= 2)力法 . c α 解:取AC 杆转角为坐标,设在平衡位置附近发生虚位移α。根据几何关系,虚功方程 为:() (20111) 0333 l t q l l k l l l c m x xdx ααααααα-?-?-?=? 则同样有:() . .. 33t q ka c a m a l l l ++=。 10-9 图示结构AD 和DF 杆具有无限刚性和均布质量m ,A 处转动弹簧铰的刚度系数为k θ,C 、E 处弹簧的刚度系数为k ,B 处阻尼器的阻尼系数为c ,试建立体系自由振动时的运动方程。 t )

哈工大结构力学题库一章

第一章平面体系的几何组成分析 一判断题 1. 图示体系是几何不变体系。() 题1图题2图题3图题4图 2. 图示体系为几何可变体系。() 3. 图示体系是几何不变体系。() 4. 图示体系是几何不变体系。() 5. 图示体系是几何不变体系。() 题5图题6图题19图题20图 6. 图示体系为几何不变有多余约束。() 7. 几何瞬变体系产生的运动非常微小并很快就转变成几何不变体系,因而可以用作工程结 构。() 8. 两刚片或三刚片组成几何不变体系的规则中,不仅指明了必需的约束数目,而且指明了 这些约束必需满足的条件。() 9. 在任意荷载下,仅用静力平衡方程即可确定全不反力和内力的体系是几何不变体系。 () 10. 计算自由度W小于等于零是体系几何不变的充要条件。( ) 11. 几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。( ) 12. 三个刚片由三个铰相联的体系一定是静定结构。( ) 13. 有多余约束的体系一定是超静定结构。( ) 14. 有些体系为几何可变体系但却有多余约束存在。() 15. 平面几何不变体系的三个基本组成规则是可以相互沟通的。() 16. 三刚片由三个单铰或任意六根链杆两两相联,体系必为几何不变。() 17. 两刚片用汇交于一点的三根链杆相联,可组成几何不变体系。() 18. 若体系计算自由度W<0,则它一定是几何可变体系。() 19. 在图示体系中,去掉其中任意两根支座链杆后,所余下都是几何不变的。() 20. 图示体系按三刚片法则分析,三铰共线,故为几何瞬变体系。() 21. 有多余约束的体系一定是几何不变体系。()

22. 几何不变体系的计算自由度一定等于零。() 23. 几何瞬变体系的计算自由度一定等于零。() 24. 图中链杆1和2的交点O可视为虚铰。() 题24图 二选择题 1. 图示体系为:() A.几何不变无多余约束 B.几何不变有多余约束 C.几何常变 D.几何瞬变 题1图题2图题3图 2. 图示体系为:() A.几何不变无多余约束 B.几何不变有多余约束 C.几何常变 D.几何瞬变 3. 图示体系虽有三个多余约束,但为保证其几何不变,哪两根链杆是不能同时去掉的。 A.a和e B. a和b C. a和c D. c和e ()4. 图示体系是() A.无多余联系的几何不变体系 B.有多余联系的几何不变体系 C.几何可变体系 D.瞬变体系 题4图题5图题6图 5. 欲使图示体系成为无多余约束的几何不变体系,则需在A端加入:() A.固定铰支座 B.固定支座 C.滑动铰支座 D.定向支座 6. 图示体系为() A.几何不变无多余约束 B.几何不变有多余约束 C.几何常变 D.几何瞬变 7. 图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.可变体系

结构动力学大作业

结构动力学作业 姓名: 学号:

目录 1.力插值法 (1) 1.1分段常数插值法 (1) 1.2分段线性插值法 (4) 2.加速度插值法 (7) 2.1常加速度法 (7) 2.2线加速度法 (9) 附录 (12) 分段常数插值法源程序 (12) 分段线性插值法源程序 (12) 常加速度法源程序 (13) 线加速度法源程序 (13)

1.力插值法 力插值法对结构的外荷载进行插值,分为分段常数插值法和分段线性插值法,这两种方法均适用于线性结构的动力反应计算。 1.1分段常数插值法 图1-1为一个单自由度无阻尼系统,结构的刚度为k ,质量为m ,位移为y (t ),施加的外力为P (t )。图1-2为矩形脉冲荷载的示意图,图中t d 表示作用的时间,P 0表示脉冲荷载的大小。 图1-1 单自由度无阻尼系统示意图 图1-2 矩形脉冲荷载示意图 对于一个满足静止初始条件的无阻尼单自由度体系来说,当施加一个t d 时间的矩形脉冲荷载,此时结构在t d 时间内的位移反应可以用杜哈梅积分得到: 0()sin ()2 (1cos )(1cos ) (0) t st st d P y t t d m t y t y t t T ωττω πω=-=-=-≤≤? (1-1) 如果结构本身有初始的位移和速度,那么叠加上结构自由振动的部分,结构的位移反应为: 02()cos sin (1cos ) (0 )st d y t y t y t t y t t T πωωω =+ +-≤≤ (1-2)

图1-3 分段常数插值法微段示意图 对于施加于结构任意大小的力,将其划分为Δt 的微段,每一段的荷载都为一个常数(每段相当于一个矩形的脉冲荷载),如图1-3所示,则将每一段的位移和速度写成增量的形式为: 1cos t sin t (1cos t)i i i i y P y y k ωωωω +=?+ ?+-? (1-3) i+1/sin t cos t sin t i i i y P y y k ωωωωω =-?+ ?+ ? (1-4) 程序流程图如下

哈工大结构力学题库七章

第七章 影响线 第七章影响线 判断题 图示梁AB 与A o B o ,其截面C 与C 0弯矩影响线和剪力影响线完全相同。 (X ) 图示梁K 截面的M K 影响线、Q 影响线形状如图a 、b 所示。 (K) (X) 图示梁的M C 影响线、Q C 影响线形状如图a 、b 所示。 lb ) (I 莎) <丨井1 图示梁的M C 影响线、M B 影响线形状如图a 、b 所示。 1. 2. 图示结构Q E 影响线的AC 段纵标不为零。(X ) 3. 4. 5. ■

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 4 上f 甘兀丄 f ■ ) ___ ;_、T ■ ■ (b ) L_十=叼 (O> (X ) 图示结构M B影响线的AB段纵标为零。 图示梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载P=1作用在截面C的弯矩图形。 用静力法作静定结构某量值的影响线与用机动法作该结构同一量值的影响线是不等价的。(X 求某量值影响线方程的方法,与恒载作用下计算该量值的方法在原理上是相同的。 影响线是用于解决活载作用下结构的计算问题,它不能用于恒载作用下的计算。 移动荷载是指大小,指向不变,作用位置不断变化的荷载,所以不是静力荷载。 用静力法作影响线,影响线方程中的变量x代表截面位置的横坐标。(X) 表示单位移动荷载作用下某指定截面的内力变化规律的图形称为内力影响线。 简支梁跨中截面弯矩的影响线与跨中有集中力P时的M图相同。(X) 简支梁跨中C截面剪力影响线在C截面处有突变。 绝对最大弯矩是移动荷载下梁的各截面上最大的弯矩。 静定结构及超静定结构的内力影响线都是由直线组成。 图示结构Q影响线的CD段为斜直线。 (X) (V) (X) (X) (V) (V) (V) 19. 图示结构K断面的剪力影响线如图b所示。(V)

2012年哈工大考研结构力学试题一

填空 ?路基的干湿类型划分为4类,即(干燥,中湿,潮湿,过湿)。 ?路基路面整体结构应有足够的承载能力,体现在(强度)和(刚度)两方面。 ?路基的最小填土高度,一般应保证路基处于(干燥)或(中湿)状态。 ?为避免挖方边坡零星土块下落堆积,保护边沟不致阻塞,可在挖方坡脚处设置(碎落台)。?在重力式挡土墙中,为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝,须设置(伸缩缝)。 ?衡量土基压实程度的指标是(干容重)。 ?普通水泥混凝土路面的抗滑标准以(构造深度)为指标表示。 ?对于柔性路面,当采用两层沥青混凝土面层时,为增加层与层间的结合,应在中间设置(粘层)。 ?公路自然区划中二级区划得划分主要以(潮湿系数)为依据。 ?挡土墙按(极限状态设计的分项系数法)进行设计。 ?为防止挡土墙(不均匀沉降)引起强身开裂应设置沉降缝。 ?在排水纵坡陡于10%水头高差大于1米的陡坡地段,可以设置(跌水)和(急流槽)排除。?(跌水)和(急水槽)是地面排水沟渠的两种特殊方式,通常设在都坡处。 ?常用的坡面防护设施有(植物防护)和(工程防护)。 ?路基的典型横断面型式可分为(路堑)(路堤)和(填挖结合)等三种类型。 ?土基回弹模量可以采用(查表法)(现场实测法)室内试验法,换算法等方法获得。?《公路沥青路面设计规范》规定,路面设计以(双轮组单轴轴载100KN)为标准轴载,以(BZZ-100)表示。 ?石灰土中,石灰质量应符合(Ⅲ)级以上标准。 ?一班沥青混合料具有较高的(抗压)强度。 ?水泥混凝土路面以(抗弯拉强度)作为设计控制指标,用(劈裂实验)试验方法确定。?路基的填筑方法可分为(分层平铺),(竖向填筑)。 ?河滩路堤在水位变化时,除了受外力及自重外,还要受到(浮力),(动水压力)作用。?《公路沥青路面设计规范》规定,路面设计应采用(双圆垂直均布荷载)作用下的(多层弹性层状体系)理论,以(设计弯沉值)为路面整体刚度的设计指标。 ?沥青混合料的沥青最佳用量,通常以(马歇尔)试验来确定。 ?重力式挡土墙可能产生的破坏有滑移,倾覆,(不均匀沉陷)和(墙身断裂)等。 ?河滩路堤的稳定性,应假设路堤处于(最不利)的情况进行验算,其破坏一般发生在(最高洪水位)骤然降落的时候。 ?(压入承载板)试验室最常用的研究土基应力,应变状态的方法之一。 ?水在土中不论是呈液态或者汽态移动,均是由(高温处相低温)处,(高含水量处向低含水量)处,(高水位处向低水位)处移动。 ?目前国内外对石灰土强度和稳定性的研究成果人为,石灰加入土中后主要发生以下四个作用,即(离子交换作用),(结晶作用),(火山灰作用),(碳酸化)。 ?沥青路面的强度和稳定性很大程度上取决于(土基)和(基层)的性质。 ?《公路水泥混凝土路面设计规范》规定,产生最大综合疲劳的临界荷位选用板的(纵向边缘中部)。 ?一般沥青混合料均具有较高的(抗压)强度,而(抗剪)和(抗拉)强度较低。 ?水泥混凝土路面的横缝可分为:(缩缝)(胀缝)和(施工缝)三种。 ?按照施工方法,可将沥青路面分为(层铺法)(路拌法)(厂拌法)三种。 ?从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发,可将其分为(柔性路面)(刚性路面)和(半刚性路面)等三种路面结构。 ?力学分析法中,常用的公路路基边坡稳定性分析方法,根据滑动面的形状分为(直线法,圆弧法)。

同济大学朱慈勉 结构力学 第3章习题答案

同济大学朱慈勉 结构力学 第3章习题答案 3-2 试作图示多跨静定梁的弯矩图和剪力图。 (a) 4 P F a 2 P F a 2 P F a M 4 P F Q 34 P F 2 P F (b) A B C a a a a a F P a D E F F P 2m 6m 2m 4m 2m A B C D 10kN 2kN/m

4 20 20 M Q 10/3 26/3 4 10 (c) 210 180 180 40 M 15 60 70 40 40 Q (d) 3m 2m 2m A B C E F 15kN 3m 3m 4m 20kN/m D 3m 2m 2m 2m 2m 2m 2m A B C D E F G H 6kN ·m 4kN ·m 4kN 2m

7.5 5 1 4 4 8 2.5 2 4M Q 3-3 试作图示刚架的内力图。 (a) 24 20 186 16 M Q 18 20 (b) 4kN ·m 3m 3m 6m 1k N /m 2kN A C B D 6m 10kN 3m 3m 40kN ·m A B C D

30 30 30 110 10 10 Q M 210 (c) 6 6 4 2 75 M Q (d) 3m 3m 2kN/m 6kN 6m 4kN A B C D 2kN 6m 2m 2m 2kN 4kN ·m A C B D E

4 4 4 4 4 4/3 2 M Q N (e) 4 4 8 1 4 `` (f) 4m 4m A B C 4m 1k N /m D 4m 4kN A B C 2m 3m 4m 2kN/m

哈工大结构力学题库七篇(I)

第七章影响线 一判断题 1. 图示梁AB与A0B0,其截面C与C0弯矩影响线和剪力影响线完全相同。(X) 题1图题2图 2. 图示结构Q E影响线的AC段纵标不为零。(X) 3. 图示梁K截面的M K影响线、Q K影响线形状如图a、b所示。 4. 图示梁的M C影响线、Q C影响线形状如图a、b所示。 5. 图示梁的M C影响线、M B影响线形状如图a、b所示。 6. 图示结构M B影响线的AB段纵标为零。 7. 图示梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载P=1作用在截面C的弯矩图形。(X) 8. 用静力法作静定结构某量值的影响线与用机动法作该结构同一量值的影响线是不等价 的。(X) 9. 求某量值影响线方程的方法,与恒载作用下计算该量值的方法在原理上是相同的。(√) 10. 影响线是用于解决活载作用下结构的计算问题,它不能用于恒载作用下的计算。(X) 11. 移动荷载是指大小,指向不变,作用位置不断变化的荷载,所以不是静力荷载。(X) 12. 用静力法作影响线,影响线方程中的变量x代表截面位置的横坐标。(X) 13. 表示单位移动荷载作用下某指定截面的内力变化规律的图形称为内力影响线。(√) 14. 简支梁跨中截面弯矩的影响线与跨中有集中力P时的M图相同。(X) 15. 简支梁跨中C截面剪力影响线在C截面处有突变。(√) 16. 绝对最大弯矩是移动荷载下梁的各截面上最大的弯矩。(√) 17. 静定结构及超静定结构的内力影响线都是由直线组成。(X) 18. 图示结构Q C影响线的CD段为斜直线。 19. 图示结构K断面的剪力影响线如图b所示。(√) 题19图 20. 用机动法作得图a所示Q B左结构影响线如图b。 题20图题21图 21. 图示结构a杆的内力影响线如图b所示 22. 荷载处于某一最不利位置时,按梁内各截面得弯矩值竖标画出得图形,称为简支梁的弯

结构动力学哈工大版课后习题集解答

第一章 单自由度系统 1.1 总结求单自由度系统固有频率的方法和步骤。 单自由度系统固有频率求法有:牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法和能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力; (2) 利用牛顿第二定律∑=F x m ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用围:绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析和动量距分析; (2) 利用动量距定理J ∑=M θ ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法: 适用围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1)设系统的广义坐标为θ,写出系统对于坐标θ的动能T 和势能U 的表达式;进一步写求出拉格朗日函数的表达式:L=T-U ; (2)由格朗日方程 θ θ??-???L L dt )( =0,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用围:所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。

解题步骤:(1)对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 和势能U 的表达式;进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const (2)将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即0) (=+dt U T d ,进一步得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 1.2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法和步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个:衰减曲线法和共振法。 方法一:衰减曲线法。 求解步骤:(1)利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线,并测得周期和相邻波峰和波谷的幅值i A 、1+i A 。 (2)由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ, 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= , 因为ζ较小, 所以有 π δζ2= 。 方法二:共振法求单自由度系统的阻尼比。 (1)通过实验,绘出系统的幅频曲线, 如下图:

结构动力学

结构动力学试题 2016年4月 重庆交通大学结构工程硕士研究生考试 1.试述结构动力问题和静力问题的主要区别(10分) 答:结构静力学相比,动力学的复杂性表现在: (1)动力问题具有随时间而变化的性质; (2)数学解答不是单一的数值,而是时间的函数; (3)惯性力是结构内部弹性力所平衡的全部荷载的一个重要部分; (4)引入惯性力后涉及到二阶微分方程的求解; (5)需考虑结构本身的动力特性:刚度分布、质量分布、阻尼特性分布的影响。 2.什么是结构动力系统的阻尼?一般结构系统的阻尼有何特性?在结构分析中 阻尼问题的处理方法有哪些?(20分) 答:(1)结构在震动过程中的能量耗散作用称为阻尼; (2)阻尼的特性:a、阻尼耗能与质量(反映附属部分大小)和刚度(反映位移大小)有关。b、难以采用精确的理论分析方法; (3)对于多自由度体系:在结构动力分析中,通常从系统响应这个角度来考虑阻尼,而且能量的损耗是由外界激励来平衡的。一个振动系统可能存在多种不同类型的阻尼,一般来说,要用数学的方法来精确描述阻尼目前是比较困难的。因此,人们根据经验提出了一些简化模型,常用的阻尼模型有黏性阻尼和结构阻尼。黏性阻尼系统:黏性阻尼的特点是阻尼力和运动速度成真封闭。 在用振型叠加法进行分析时,能否将联立的运动方程化为解耦的一系列单自由度运动方程,将取决于阻尼矩阵的性质,即结构的振型是否关于阻尼阵满足正交条件。如果满足阻尼阵的正交条件,则采用振型叠加法分析时,就可以把多自由度体系的动力反应问题化为一系列单自由度问题求解;如果不满足阻尼阵的正交条件,则对位移向量用振型展开后,关于振型坐标的运动方程成为耦联的,必须联立求解,与解耦方程相比,增加了难度和计算量。 3.试述多自由度体系振型矩阵关于质量矩阵和刚度矩阵的正交性的意义,并写出广义正交性的表达式且加以证明。(20分) 答:(1)由振型关于质量、刚度正交性公式可知,i振型上的惯性力在j振型上作的虚功为0。由此可知,既然每一主振型相应的惯性力在其他主振型上不做功,那么它的振动能量就不会转移到别的主振型上去。换句话说,当一个体系只按某一主振型振动时,不会激起其他主振型的振动。这说明各个主振型都能单独出现,彼此线性无关。这就是振型正交的物理意义。一是可用于校核振型的正确性;二是在已知振型的条件下,可以通过折算质量与折算刚度计算对应的频率。而更主要的是任一同阶向量均可用振型的线性组合来表示,在受迫振动分析中,利用振型的正交性,在阻尼矩阵正交的假设下可使运动方程解藕. (2)振型正交性的证明在Clough书中应用的是Betti互易定理,就像D’Alember 原理一样考虑了惯性力,是运动学中功的互等定理。实际振型正交性的证明可

哈工大结构动力学作业_威尔逊_θ法

结构动力学大作业(威尔逊- 法) : 学号: 班级: 专业:

威尔逊-θ法原理及应用 【摘要】在求解单自由度体系振动方程时我们用了常加速度法及线加速度法等数值分析方法。在多自由度体系中,也有类似求解方法,即中心差分法及威尔逊-θ法。实际上后两种方法也能求解单自由度体系振动方程。对于数值方法,有三个重要要求:收敛性、稳定性及精度。本文推导了威尔逊-θ法的公式,并利用MATLAB 编程来研究单自由度体系的动力特性。 【关键词】威尔逊-θ法 冲击荷载 阻尼比 【正文】威尔逊-θ法可以很方便的求解任意荷载作用下单自由度体系振动问题。实际上,当 1.37θ>时,威尔逊-θ法是无条件收敛的。 一、威尔逊-θ法的原理 威尔逊-θ法是线性加速度法的一种拓展(当1θ=时,两者相同),其基本思路和实现方法是求出在时间段[],t t t θ+?时刻的运动,其中1θ≥,然后通过插得到i t t +?时刻的运动(见图 1.1)。 图 1.1 1、公式推导 推导由t 时刻的状态求t t θ+?时刻的状态的递推公式: 对τ积分

{}{}{}{}{}{})(623 2 t t t t t t t y y t y y y y &&&&&&&-?+++=?++θτ θτττ {}{}{}{}{})2(6)(2t t t t t t t y y t y t y y &&&&&+?+?+=?+?+θθθθ {}{}{}{}{}t t t t t t t y y t y y t y &&&&&26 )()(62-?--?=?+?+θθθθ []{}{} {}[]{}{}{}[]{}{}{})223()26)(6( )(2t t t t t t t t t t y t y y t c y y t y t m P P P R &&&&&&?++?++?+?+-+=?+θθθθθ 2、MA TLAB 源程序: clc;clear; K=input('请输入结构刚度k(N/m)'); M=input('请输入质量(kg)'); C=input('请输入阻尼(N*s/m)'); t=sym('t');%产生符号对象t Pt=input('请输入荷载); Tp=input('请输入荷载加载时长(s)'); Tu=input('请输入需要计算的时间长度(s) '); dt=input('请输入积分步长(s)'); Sita=input('请输入θ'); uds=0:dt:Tu;%确定各积分步时刻 pds=0:dt:Tp; Lu=length(uds); Lp=length(pds); if isa(Pt,'sym')%荷载为函数 P=subs(Pt,t,uds); %将荷载在各时间步离散 if Lu>Lp P(Lp+1:Lu)=0; end elseif isnumeric(Pt)%荷载为散点 if Lu<=Lp

哈工大结构力学期末试卷.

哈工大 2001 年春季学期 结构力学试卷 (请考生注意:本试卷共5页 一.是非题(将判断结果填入括弧:以O 表示正确,X 表示错误(本大题分4小题,共11分 1 . (本小题 3分 图示结构中DE 杆的轴力F NDE =F P /3。( . 2 . (本小题 4分 用力法解超静定结构时,只能采用多余约束力作为基本未知量。 ( 3 . (本小题 2分 力矩分配中的传递系数等于传递弯矩与分配弯矩之比,它与外因无关。( 4 . (本小题 2分 用位移法解超静定结构时,基本结构超静定次数一定比原结构高。 ( 二.选择题(将选中答案的字母填入括弧内(本大题分5小题,共 21分

1 (本小题6分 图示结构EI=常数,截面A 右侧的弯矩为:( A .2/M ; B .M ; C .0; D. 2/(EI M 。 2. (本小题4分 2 图示桁架下弦承载,下面画出的杆件内力影响线,此杆件是:( A .ch ; B.ci; C.dj; D .cj . 3. (本小题 4分 图a 结构的最后弯矩图为:

A. 图b; B. 图c; C. 图d; D.都不对。( ( a (b (c (d 4. (本小题 4分用图乘法求位移的必要条件之一是: A.单位荷载下的弯矩图为一直线; B.结构可分为等截面直杆段; C.所有杆件EI 为常数且相同; D.结构必须是静定的。 ( 5. (本小题3分 图示梁A 点的竖向位移为(向下为正:( A.F P l 3/(24EI ; B . F P l 3/(!6EI ; C . 5F P l 3/(96EI ; D. 5F P l 3/(48EI . 三(本大题 5分对图示体系进行几何组成分析。

结构力学复习题集(下)_结构的极限荷载复习题与答案

第十一章 结构的极限荷载 一、判断题: 1、静定结构只要产生一个塑性铰即发生塑性破坏,n 次超静定结构一定要产生n +1个塑性铰才产生塑性破坏。 2、塑性铰与普通铰不同,它是一种单向铰,只能沿弯矩增大的方向发生相对转动。 3、超静定结构的极限荷载不受温度变化、支座移动等因素影响。 4、结构极限荷载是结构形成最容易产生的破坏机构时的荷载。 5、极限荷载应满足机构、力局限和平衡条件。 6、塑性截面系数s W 和弹性截面系数W 的关系为W W s 。 二、计算题: 7、设u M 为常数。求图示梁的极限荷载u M 及相应的破坏机构。 l M 8、设极限弯矩为u M ,用静力法求图示梁的极限荷载。 B 2l /3 l /3 9、图示梁各截面极限弯矩均为u M ,欲使A 、B 、D 三处同时出现塑性铰。确定铰 C 的位置,并求此时的极限荷载u P 。 a l b 10、画出下列变截面梁极限状态的破坏机构图。

0.3l 0.35l 0.35l ( )b l /3 l /3 l /3 ( )c ( ) a 11、图示简支梁,截面为宽b 高h 的矩形,材料屈服极限y σ。确定梁的极限荷载u P 。 l l l /3/3/3 12、图示等截面梁,截面的极限弯矩为m kN 90u ?=M ,确定该梁的极限荷载u P 。 2m 2m 13、图示等截面梁,截面的极限弯矩m kN 90u ?=M ,求极限荷载u P 。 2m 4m 14、求图示梁的极限荷载u P 。已知极限弯矩为u M 。

15、图示梁截面极限弯矩为u M 。求梁的极限荷载u P ,并画出相应的破坏机构与M 图。 0.5l 0.5l 0.5l 0.5l 0.5l 16、求图示梁的极限荷载u q 。 17、求图示结构的极限荷载u P 。A C 段及C E 段的u M 值如图所示。 P 2m 2m 2m 2m 18、求图示结构的极限荷载u P ,并画极限弯矩图。各截面u M 相同。 23m 1.5 1.51m 19、求图示结构的极限荷载u P ,并画极限弯矩图。=u M 常数。 l 2l l 2l l l

结构动力学论文

《结构动力学》 课程论文 任课老师:许凌云 专业:水利水电工程姓名: 班级: 学号:

结构动力学在房屋建筑抗震减震隔振中的作用 姓名 专业 中文摘要:结构动力学是一门研究结构在荷载作用下的响应规律的学科。虽然在短短的几周时间内学习这门课程,但还是了解到结构动力学在水利工程方面的一些应用,在这里浅谈结构动力学在房屋抗震减震隔振中的作用。 关键词:结构动力学,房屋建筑,抗震,减震,隔振 正文: 结构动力学着重研究结构对于动荷载的响应(如位移、内力、速度、加速度等时间的历程),以便确定结构的承载能力和动力学特性,或为改善结构的性能提供依据。然而,在房屋抗震减震方面,结构动力学既是抗震设计的基础,又是减震隔振的理论依据。 对于动荷载,如果荷载的大小、方向、和作用点随时间变化,使得质量运动加速度所以起得惯性力与荷载相比大到不可忽视时,则称为动荷载。如引起基础震动的地震作用,而地震作用引起地面运动通过基础传给上部结构,使之产生惯性力,而此惯性力往往可以达到较高的水平。地震力是典型的动力作用,在此对结构动力学在房屋建筑抗震、减震、隔振方面的作用做简单分析。从房屋结构抗震设计的角度对房屋建筑的抗震设计进行了分析探讨,对于进一步提高我国房屋建筑的结构抗震设计水平及其应用水平具有一定借鉴意义.

一、建筑结构抗震的前景 目前房屋建筑抗震设计中存在的问题:我国房屋建筑的结构材料一直以钢筋混凝土为主。随着设计思想的不断更新,结构体系日趋多样化,房屋建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂,出现了许多超高超限钢筋混凝土建筑,这就给房屋建筑的结构分析与设计提出了更高的要求。尤其是在抗震设防地区,如何准确地对这些复杂结构体系进行抗震分析以及抗震设计,已成为房屋建筑研究领域的主要课题之一。 近年来,许多科研和软件设计人员对房屋建筑结构进行的大量的分析与研究,目前我国已有多种房屋建筑结构分析设计软件,如中国建筑科学研究院结构所研制的TBSA、TAT、SATWE,清华大学建筑设计研究院研制的TUS,广东省建筑设计研究院研制的广厦CAD等,为房屋建筑的结构分析与抗震设计提供了方便、高效的计算分析手段。但是,在房屋建筑功能等要求复杂多样化的今天,工程设计中经常会遇到一些问题,如果简单地直接应用设计软件计算设计,可能会出现不必要的浪费,有的甚至造成工程事故,这就要求结构工程师不断积累经验,运用概念设计的原则,结合理论分析与试验数据对具体工程一些特殊问题具体分析、具体处理。 二、房屋建筑结构抗震的设计 2 . 1 设计阶段的结构动力特性分析 房屋建筑进入初步设计阶段后,首先按方案阶段确定的

哈工大结构动力学考试题

习题 2.1 一个重型工作台由扁钢支柱支撑(图P2.1),其侧向振动固有周期为0.5秒。当一个50磅力的平板固定在其表面时,侧向振动固有周期延长到0.75秒。工作台的重量和侧向刚度为多少? 图P2.1 2.2 一个重400磅力的电磁铁悬挂在刚度为100磅力/英寸的弹簧下端(图P2.2a ),吸起200磅力的废铁(图P2.2b )。试确定电流切断废铁掉落时(图P2.2c )的运动方程。 图P2.2 2.3 质量为m 的块体被弹簧和挡块共同支撑处于静止状态(P2.3)。在图示位置,弹簧中的力为m g /2。t = 0时,挡块旋转,突然释放质量块。试确定质量块的运动。 图P2.3 2.4 如图P2.4示的木块重量为10磅力,弹簧刚度为100磅力/英寸。一个重0.5磅力的子弹以60英尺/秒的速度射入木块,并嵌在里面。试确定因而发生的木块运动u (t )。 图P2.4 2.5 质量为1m 的块体1悬挂于刚度为k 的弹簧上,处于静力平衡。另一个质量为2m 的块体2从高度h 处落下粘在块体1上并无回弹(P2.5)。试确定从m 和k 的静平衡位置算起的后续运动u (t )。

图P2.5 2.6 一个仪器的包装可如图P2.6所示模拟。在图中,质量为m 由总刚度为k 的弹簧约束的仪器被置于一箱子内。m =10磅力/g ,k =50磅力/英寸。箱子意外地从离地3英尺的高处掉下。假定接触没有弹跳,试确定箱子内部包装的最大位移和仪器的最大加速度。 图P2.6 2.7 考虑一个重200磅力的跳水者站在悬出3英尺的跳板端部。跳水者以2赫兹的频率振荡,跳板的弯曲刚度EI 为多少? 2.8 试证明:由初位移(0)u 和初速度(0)u 引起的临界阻尼体系的运动为 2.9 试证明:由初位移(0)u 和初速度(0)u 引起的过阻尼体系的运动为 式中,D ωω'= 2.10 试推导粘滞阻尼单自由度体系由初速度()0u 引起的,在如下三种情况下的位移反应方程:(a) 欠阻尼体系; (b) 临界阻尼体系; (c) 过阻尼体系。画出()()0n u t u ω÷随n t T 变化在0.1,1ζ=和2情况下的图形。 2.11 阻尼比为ζ的体系作自由振动,试确定初速度为零,位移幅值减少到初始幅值的10%时所需的周期数。 2.12 若粘滞阻尼比为(a)0.01ζ=,(b)0.05ζ=,(c)0.25ζ=时,相邻振幅的比值为多少? 2.14 一个汽车的竖向悬挂体系被理想化为粘滞阻尼单自由度体系。在汽车为3000磅力的重量作用下,悬挂体系有2英寸的变形。悬挂体系被设计成为临界阻尼体系。 (a) 计算悬挂体系的阻尼系数和刚度系数。

哈工大结构力学题库七章

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第七章影响线 一判断题 1. 图示梁AB与A0B0,其截面C与C0弯矩影响线和剪力影响线完全相同。

6. 图示结构MB影响线的AB段纵标为零。 7. 图示梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载P=1作用在截面C的弯矩图形。

18. 图示结构QC影响线的CD段为斜直线。 19. 图示结构K断面的剪力影响线如图b所示。<√) 题19图 20. 用机动法作得图a所示QB左结构影响线如图b。 题20图题21图 21. 图示结构a杆的内力影响线如图b所示 22. 荷载处于某一最不利位置时,按梁内各截面得弯矩值竖标画出 得图形,称为简支梁的弯矩包络图。

《结构力学习题集》(下)-结构的极限荷载习题及答案

. 第十一章 结构的极限荷载 一、判断题: 1、静定结构只要产生一个塑性铰即发生塑性破坏,n 次超静定结构一定要产生n +1个塑性铰才产生塑性破坏。 2、塑性铰与普通铰不同,它是一种单向铰,只能沿弯矩增大的方向发生相对转动。 3、超静定结构的极限荷载不受温度变化、支座移动等因素影响。 4、结构极限荷载是结构形成最容易产生的破坏机构时的荷载。 5、极限荷载应满足机构、内力局限和平衡条件。 6、塑性截面系数s W 和弹性截面系数W 的关系为W W s 。 二、计算题: 7、设u M 为常数。求图示梁的极限荷载u M 及相应的破坏机构。 l M 8、设极限弯矩为u M ,用静力法求图示梁的极限荷载。

. 9、图示梁各截面极限弯矩均为u M ,欲使A 、B 、D 三处同时出现塑性铰。确定铰 C 的位置,并求此时的极限荷载u P 。 l 10、画出下列变截面梁极限状态的破坏机构图。 ( )b l /3 l /3 l /3 ( )c ( ) a 11、图示简支梁,截面为宽b 高h 的矩形,材料屈服极限y σ。确定梁的极限荷载 u P 。 l l l /3/3/3 12、图示等截面梁,截面的极限弯矩为m kN 90u ?=M ,确定该梁的极限荷载u P 。 2m 2m

. 13、图示等截面梁,截面的极限弯矩m kN 90u ?=M ,求极限荷载u P 。 2m 4m 14、求图示梁的极限荷载u P 。已知极限弯矩为u M 。 l 15、图示梁截面极限弯矩为u M 。求梁的极限荷载u P ,并画出相应的破坏机构与 M 图。 0.5l 0.5l 0.5l 0.5l 0.5l 16、求图示梁的极限荷载u q 。 2 17、求图示结构的极限荷载u P 。A C 段及C E 段的u M 值如图所示。 P 2m 2m 2m 2m

同济大学朱慈勉 结构力学 第10章 结构动..习题答案

同济大学朱慈勉 结构力学 第10章 结构动..习题答案 10-1 试说明动力荷载与移动荷载的区别。移动荷载是否可能产生动力效应? 10-2 试说明冲击荷载与突加荷载之间的区别。为何在作厂房动力分析时,吊车水平制动力可视作突加荷载? 10-3 什么是体系的动力自由度?它与几何构造分析中体系的自由度之间有何区别?如何确定体系的 动力自由度? 10-4 将无限自由度的振动问题转化为有限自由度有哪些方法?它们分别采用何种坐标? 10-5 试确定图示各体系的动力自由度,忽略弹性杆自身的质量。 (a) (b) EI 1=∞ EI m y ? 分布质量的刚度为无穷大,由广义坐标法可知,体系仅有两个振动自由度y ,?。 (c) (d) 在集中质量处施加刚性链杆以限制质量运动体系。有四个自由度。 10-6 建立单自由度体系的运动方程有哪些主要方法?它们的基本原理是什么? 10-7 单自由度体系当动力荷载不作用在质量上时,应如何建立运动方程? 10-8 图示结构横梁具有无限刚性和均布质量m ,B 处有一弹性支座(刚度系数为k ),C 处有一阻尼器(阻尼系数为 c ),梁上受三角形分布动力荷载作用,试用不同的方法建立体系的运动方程。

解:1)刚度法 该体系仅有一个自由度。 可设A 截面转角a 为坐标顺时针为正,此时作用于分布质量m 上的惯性力呈三角形分布。其端部集度为.. ml a 。 取A 点隔离体,A 结点力矩为:.... 3121233 I M ml a l l mal =???= 由动力荷载引起的力矩为: ()()2121 233 t t q l l q l ??= 由弹性恢复力所引起的弯矩为:.21 33 la k l c al ? ?+ 根据A 结点力矩平衡条件0I p s M M M ++=可得: () 3 (3221393) t q l ka m al l c al ++= 整理得:() . .. 33t q ka c a m a l l l ++= 2)力法 . c α 解:取AC 杆转角为坐标,设在平衡位置附近发生虚位移α。根据几何关系,虚功方程 为:() (2) 01110333 l t q l l k l l l c m x xdx ααααααα-?-?-?=? 则同样有:() . .. 33t q ka c a m a l l l + +=。 10-9 图示结构AD 和DF 杆具有无限刚性和均布质量m ,A 处转动弹簧铰的刚度系数为k θ,C 、E 处弹簧的刚度系数为k ,B 处阻尼器的阻尼系数为c ,试建立体系自由振动时的运动方程。 t )

结构力学极限荷载

Harbin Institute of Technology 超静定梁中的极限荷 载的研究 课程名称:结构力学 院系:土木工程学院 班级:1433111 姓名:李渊 学号: 1143310120

摘要:大多数工程材料,特别是钢材,受力后发生变形,一般都存在线性弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。因此,随着荷载的增加,结构截面上应力大的点首先达到屈服强度,发生屈服,结构将进入弹塑性状态。这时虽然截面部分材料已进入塑性状态,但尚有相当大的部分材料仍处于弹性范围,因而结构仍可继续加载。当荷载增加到一定程度,结构中进入塑形的部分不断扩展直至完全丧失承载能力,导致结构崩溃(或倒塌)。因此研究结构极限状态下的极限荷载,是十分有必要的,对于结构安全储备的考虑的依据提供有重要意义。 正文: 一、极限荷载的有关意义 定义:结构出现塑性变形直到崩溃时所能承受的最大荷载,称为极限荷载,它是考虑结构安全储备设计依据的因素之一,且按极限状态设计结构比弹性设计更经济。 通过对弹性设计方法及其许用应力设计法的研究,并在其方面进行了探讨,得到弹性设计方法及其许用应力设计法的最大缺陷是以某一截面上的max σ达到[σ]作为衡量整个结构破坏的标准。事实上,由塑性材料组成的结构(特别是超静定结构)当某一局部的max σ达到了屈服应力时,结构还没有破坏,还能承受更大的荷载。因此弹性设计法不能充分的利用结构的承载能力,是不够经济的。 塑性分析考虑了材料的塑性性质,其强度要求以结构破坏时的荷载作为标准: max []Pu P p u F F F k ≤= 其中,Pu F 是结构破坏时荷载的极限值,即极限荷载。u k 是相应的安全系数。 对结构进行塑性分析时仍然要用到平衡条件、几何条件、平截面假定,这与弹性分析时相同。另外还要采用以下假设: 图1 (1)材料为理想弹塑性材料。其应力与应变关系如图所示。(图1) (2)比例加载:全部荷载可以用一个荷载参数P 表示,不会出现卸载现象。 (3)结构的弹性变形和塑性变形都很小。 从应力与应变图中看出,一旦进入塑性阶段(AB 段),应力与应变不再是一一对应的关系, D s σσ

同济大学 朱慈勉版 结构力学 课后答案(下)

第六章 习 题 6-1 试确定图示结构的超静定次数。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 所有结点均为全铰结点 2次超静定 6次超静定 4次超静定 3次超静定 去掉复铰,可减去2(4-1)=6个约束,沿I-I 截面断开,减去三个约束,故为9次超静定 沿图示各截面断开,为21次超静定 刚片I 与大地组成静定结构,刚片II 只需通过一根链杆和一个铰与I 连接即可,故为4次超静定

(h) 6-2 试回答:结构的超静定次数与力法基本结构的选择是否有关?力法方程有何物理意义? 6-3 试用力法计算图示超静定梁,并绘出M 、F Q 图。 (a) 解: 上图= l 1M p M 01111=?+p X δ 其中: EI l l l l l l l EI l l l l EI 81142323326232323332113 11=??? ????+??+???+??? ??????=δEI l F l lF l lF EI l p p p p 8173323222632 31-=??? ???-??-?=? 0817******* =-EI l F X EI l p p F X 2 1 1= p M X M M +=11 l F p 6 1 l F p 6 1 2l 3 l 3 题目有错误,为可变体系。 + lF 2 1=1 M 图

p Q X Q Q +=11 p F 2 1 p F 2 (b) 解: 基本结构为: l 1M l l 2M l F p 2 1 p M l F p 3 1 ???? ?=?++=?++00 22 221211212111p p X X X X δδδδ p M X M X M M ++=2211 p Q X Q X Q Q ++=2211 6-4 试用力法计算图示结构,并绘其内力图。 (a) l 2 l 2 l 2 l l 2 Q 图 12

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