结构力学上机实验报告.doc
实验报告一 一实验名称 静定结构的内力分析 实验地点 10#楼B 302二 实验目的 1， 了解节点，单元，约束，荷载等基本概念； 2， 学习并掌握计算模型的交互式输入方法； 3， 建立任意体系的计算模型并做几何组成分析； 4， 计算平面静定结构的内力。三 实验仪器 计算机，软件：结构力学求解器 四 实验步骤 1，inp文件，几何分析结点,1,0,0结点,2,2,0结点,3,4,0结点,4,0,2结点,5,0,4结点,6,2,4结点,7,4,4结点,8,4,2单元,1,2,1,1,0,1,1,0单元,2,3,1,1,0,1,1,0单元,1,4,1,1,0,1,1,0单元,4,5,1,1,0,1,1,0单元,5,6,1,1,0,1,1,0单元,6,7,1,1,0,1,1,0单元,7,8,1,1,0,1,1,0单元,8,3,1,1,0,1,1,0单元,6,4,1,1,0,1,1,0单元,4,2,1,1,0,1,1,0单元,2,8,1,1,0,1,1,0单元,8,6,1,1,0,1,1,0结点支承,6,1,180,0结点支承,1,2,-90,0,0结点支承,3,1,0,0 实验结果分析 ：几何组成分析结果：:为无多余约束的几何不变体系。结构多余约束数:0 ,自由度数:02. 静定结构内力计算1 inp文件 结点,1,0,0结点,2,2,0结点,3,6,0结点,4,10,0结点,5,12,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,1结点支承,2,3,0,0,0结点支承,4,1,0,0结点荷载,1,1,40,-90单元荷载,3,3,20,0,1,90单元荷载,4,3,20,0,1,90文本,0.0,2.5,40kN,0,0,7.8文本,8,2.5,20kN/m,0,0,7.8尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,0,-2,2m,2,-2,4m,6,-2,4m,10,-2,2m,12,-22 结构图形 3 内力图（弯矩图和剪力图） 4 上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造，为以后的学习工作提供便利。 实验报告二 结构的位移计算一 实验目的 1 掌握杆件材料性质，支座位移，温度改变等参数的输入方法； 2 计算平面静定结构的位移； 3 掌握超静定结构荷载，支座位移，温度变化等外因的输入方法； 4 计算超静定结构的内力位移。二 静定结构位移计算 1 inp文件结点,1,0,0结点,2,0,4结点,3,4,4结点,4,4,0单元,1,2,1,1,0,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,0结点支承,1,2,-90,0,0结点支承,4,1,0,0单元荷载,2,3,20,0,1,90单元荷载,1,1,40,1/2,90单元材料性质,1,3,1000,10,0,0,10文本,1.4246,5.1348,20KN/m,0,0,12文本,-1.0624,2.4446,40KN/m,0,0,12尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,0,-1,4m,4,-1尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,5,0,2m,5,2,2m,5,42结构图形3位移输出结果：位移计算杆端位移值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角- 1 0. 0. -42. 138. -0. -18. 2 138. -0. -18. 138. -0. 8. 3 138. -0. 8. 173. 0. 8.4结构变形图：三 超静定结构内力和位移计算1 inp文件结点,1,0,0结点,2,0,6结点,3,3,6结点,4,6,6结点,5,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,0单元,3,4,1,1,0,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,5,6,0,0,0,0单元荷载,1,1,56,1/2,90文本,-1.1676,3.6204,56KN,0,0,12文本,1.7976,3.4940,EI=10,0,0,12单元材料性质,1,4,1000,10,0,0,10尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,0,-1,3m,3,-1,3m,6,-1尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,7,0,3m,7,3,3m,7,62结构图形3内力计算输出结果内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 5. 46. -95. 5. -9. 17. 2 -9. -5. 17. -9. -5. 0. 3 -9. -5. 0. -9. -5. -17. 4 -5. 9. -17. -5. 9. 37.4结构内力图弯矩图 剪力图 轴力图：5位移计算输出结果：位移计算杆端位移值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角- 1 0. 0. 0. 40. 0. 1. 2 40. 0. 1. 40. 11. 4. 3 40. 11. -3. 40. -0. -6. 4 40. -0. -6. 0. 0. 0.6结构变形图：四上机体会：这次的上机实验，学到很多运用力学求解器解决问题的方法，经过这么长时间的上机操作，已经能够熟练的掌握操作技巧。这对以后的学习设计，工作有很大的帮助。今后还要多加练习操作，做到熟能生巧。 结构力学上机实验报告 专业 班级 学号 姓名 2012 年 月 日实验报告三 平面刚架内力计算实验目的：(1)分析构件刚度与外界温度对结构位移的影响，如各杆刚度改变对内力分布的影响、温度因数对内力分布的影响。(2)观察并分析刚架在静力荷载及温度作用下的内力和变形规律，包括刚度的变化，结构形式的改变，荷载的作用位置变化等因素对内力及变形的影响。对结构静力分析的矩阵位移法的计算机应用有直观的了解(3)掌握杆系结构计算的结构力学求解器的使用方法。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。实验设计1： 计算图示刚架当梁柱刚度分别为、时结构的内力和位移，由此分析当刚架在水平荷载作用下横梁的水平位移与刚架梁柱比（）之间的关系。(计算时忽略轴向变形)。数据文件：(1)变量定义,EI1=1,EI2=0.2(1,5,10)结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,4 结点,4,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,4,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1 单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1(2)变量定义,EI1=5(1,0.2,0.1),EI2=1结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,4 结点,4,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,4,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1 单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1主要计算结果： 位移：(1)令I1=1时，I2=0.2,1,5,10 梁柱刚度比I2：I11：51：15：110：1横梁水平位移711.11/EI1(m)426.67/EI1(m)304.76/EI1(m)286.18/EI1(m)(2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1 梁柱刚度比I2：I11：51：15：110：1横梁水平位移142.22/EI1(m)426.67/EI1(m)1523.81/EI1(m)2861.78/EI1(m)三、结果分析及结论：无论EI1和EI2的值如何改变，只要EI2：EI1的值不改变，那么刚架的弯矩图都是相同的；且随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，两柱的弯矩的反弯点向下移动；横梁的弯矩的反弯点保持在中点不变；当I1=1，I2=0.2,1,5,10时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变小711.11/EI1(m)426.67/EI1(m) 304.76/EI1(m) 286.18/EI1(m)；当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变大142.22/EI1(m) 426.67/EI1(m) 1523.81/EI1(m) 2861.78/EI1(m)，且其变化的幅度远远大于当I1=1，I2=0.2,1,5,10时的幅度（因为I1=5,1,0.2,0.1是慢慢变小的）；当I1=1，I2=0.2,1,5,10或当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，梁柱交点处的梁端与柱端的弯矩逐渐变大（44.4480.0095.2497.56）（单位：KN·m）；柱底端弯矩逐渐变小（155.56120.00104.76102.44）（单位：KN·m）。结论：在水平荷载保持不变的情况下：增大梁柱的抗弯刚度比值可使梁端的弯矩值增大，同时也会使柱底端的弯矩值变小，即刚架梁柱刚度比的变化影响梁柱的内力分配；梁的水平位移与梁柱的抗弯刚度比值关系不大，而与柱的抗弯刚度的大小的关系大，柱的抗弯刚度越小，梁的水平位移越大，即横梁的水平位移主要由柱刚度控制；横梁的水平位移随结构总刚度的增加而减少； 随着杆件截面高度的增大（宽度不变，即刚度增大），各有弯矩的杆件的弯矩值增大，有轴力的杆件轴力也增大，即刚度变化影响内力的变化，刚度越大，内力越大，反之，内力越小； 两端约束作用下，杆件轴心降温轴力为正，升温为负。实验报告四 平面桁架内力计算实验目的：(1)考察并分析桁架的结构形式、刚度、荷载作用位置等因素对桁架内力及变形的影响及规律。（2）对比平行桁架和三角桁架的受力特点及杆件内力的变化规律；平行弦桁架和三角形桁架在相同荷载作用下内力的不同；荷载上承（荷载作用在上弦杆上）和下承（荷载作用在相应的下弦杆上）时各杆内力的变化。（3）掌握杆系结构计算的结构力学求解器的使用方法和对矩阵位移法计算位移的了解。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。实验设计： 计算图示桁架的内力和位移。分析：1. 刚度对内力和位移（跨中竖向位移）的影响；2.平行弦桁架和三角形桁架在相同荷载作用下内力的不同；3.荷载上承（荷载作用在上弦杆上，如图）和下承（荷载作用在相应的下弦杆上）时各杆内力的变化。 （a） 一、 数据文件（实验步骤）：（1） 图(a)所示的桁架的数据文件如下：(荷载上承)变量定义,EA=1（2，5，10）结点,1,0,0 结点,2,0,2 结点,3,2,0 结点,4,2,2 结点,5,4,0 结点,6,4,2 结点,7,6,0 结点,8,6,2 结点,9,8,0 结点,10,8,2 结点,11,10,0 结点,12,10,2 结点,13,12,0 结点,14,12,2单元,1,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,0 单元,4,5,1,1,0,1,1,0单元,5,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,7,1,1,0,1,1,0 单元,7,8,1,1,0,1,1,0 单元,7,10,1,1,0,1,1,0单元,9,10,1,1,0,1,1,0 单元,9,12,1,1,0,1,1,0 单元,11,12,1,1,0,1,1,0 单元,11,14,1,1,0,1,1,0单元,13,14,1,1,0,1,1,0 单元,1,3,1,1,0,1,1,0 单元,2,4,1,1,0,1,1,0 单元,3,5,1,1,0,1,1,0单元,4,6,1,1,0,1,1,0 单元,5,7,1,1,0,1,1,0 单元,6,8,1,1,0,1,1,0 单元,7,9,1,1,0,1,1,0单元,8,10,1,1,0,1,1,0 单元,9,11,1,1,0,1,1,0 单元,10,12,1,1,0,1,1,0 单元,11,13,1,1,0,1,1,0单元,12,14,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,3,0,0,0 结点支承,13,1,0,0单元材料性质,1,25,EA,0.,0,0,-1结点荷载,2,1,0.5,-90 结点荷载,4,1,1,-90 结点荷载,6,1,1,-90 结点荷载,8,1,1,-90结点荷载,10,1,1,-90 结点荷载,12,1,1,-90 结点荷载,14,1,0.5,-90二、计算结果：1. 结构各单元内力：2. 不同刚度时，图（a）跨中的竖向位移。跨中下弦位置EA=1EA=2EA=5EA=10结点竖向位移-109.456/EA（m）-54.728/EA（m）-21.891/EA（m）-10.946/EA（m）三、结果分析：刚度对内力和位移（跨中竖向位移）的影响：在相同荷载的作用下，平行弦桁架随着杆件刚度的增大，桁架内力不变，跨中的竖向位移变小；平行弦桁架和三角形桁架在相同荷载作用下内力的不同： 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的上弦杆受压，且由外向里（由边直腹杆往对称轴的方向）杆件受力是逐渐变大的，三角形桁杆的上弦杆也受压，但由外向里杆件受力是逐渐变小的； 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的下弦杆受拉（其中下弦边杆受力为零），且由外向里杆件受力是逐渐变大的，三角形桁杆的下弦杆也受拉，但由外向里杆件受力情况是：下弦边杆与第二边杆受力相同，且比中杆受力大； 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的直腹杆受压，且由外向里受力是逐渐变小的，三角形桁杆的直腹杆受拉，且由外向里受力是逐渐变大的（三角形桁杆的边直腹杆受力为零）； 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的斜腹杆受拉，且由外向里受力是逐渐变小的，三角形桁杆的斜腹杆受压，且由外向里受力是逐渐变大的。荷载上承和下承时各杆内力的变化： 对于平行弦桁架而言，荷载上承与荷载下承作用下，上弦杆、下弦杆和斜腹杆的受力情况是相同的； 对于平行弦桁架而言，荷载上承作用下的直腹杆的受力大小比在相同位置荷载下承作用下的直腹杆的受力大小大1。 对于三角形桁杆而言，荷载上承与荷载下承作用下，上弦杆、下弦杆和斜腹杆的受力情况是相同的； 对于三角形桁杆而言，荷载上承作用下的直腹杆的受力大小比在相同位置荷载下承作用下的直腹杆的受力大小小1。
