结构力学结构力学结构力学 (12).pdf
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1、SOLUTIONS FOR STRUCTURAL MECHANICSSOLUTIONS FOR STRUCTURAL MECHANICS结构力学习题解答结构力学习题解答3-1、试分析桁架的类型,指出零杆。(a)FP(b)FP简单桁架联合桁架(c)FP2FP简单桁架3-1、试分析桁架的类型,指出零杆。(d)FP(e)FP简单桁架简单桁架3-1、试分析桁架的类型,指出零杆。(f)FPFP联合桁架答案错误3-1、试分析桁架的类型,指出零杆。3-2、试讨论下列桁架中指定杆内力的求法。(a)FP2FP6a2aaab解:(1)先找出零杆(2)选取截面I-I,求解a杆的内力利用Y方向的平衡方程,可直接求解。
2、(3)选取截面II-II,求解b杆的内力通过对结点O取矩,可直接求解。IIIIIIO(b)10kN10kN8aaa123解:(1)先找出零杆;根据结构的对称性,可继续判断零杆;得出3杆为零杆。(2)选取截面I-I,求解1杆和2杆的内力;通过对结点O取矩,可直接求解杆2的内力;根据X方向的平衡方程,可求解杆1的内力。IIO3-2、试讨论下列桁架中指定杆内力的求法。(c)10kN*54m*8=32m4maADBCbc30kN解:(1)先找出零杆;根据结点单杆和截面单杆的性质,发现无零杆。(2)求解支座反力。(3)选取截面I-I,求解c杆内力;根据Y方向的平衡方程,可直接求解杆c的内力。(4)选取截
3、面II-II,求解a、b杆内力;根据Y方向的平衡方程,可直接求解杆b的内力;通过对结点O取矩,可求解杆a的内力。IIOIIII3-2、试讨论下列桁架中指定杆内力的求法。(d)10kN8aaaabcABC解:(1)先找出零杆(2)选取截面I-I,由于AB杆和a杆的内力相同,故通过对结点C取矩,可求得杆AB的内力,即可得到a杆的内力。(3)选取截面II-II,求解b、c杆内力;利用Y方向的平衡方程,可直接求解c杆的内力;通过对结点O取矩,可直接求解b杆的内力。IOIIIII3-2、试讨论下列桁架中指定杆内力的求法。3-3、试分析下列桁架的几何构造,确定是否几何不变。(a)(b)无多余约束的几何不变
4、体系4231231几何可变体系有一个多余约束的(c)(d)2143无多余约束的几何不变体系其他解法:依次去除二元体21无多余约束的几何不变体系3-3、试分析下列桁架的几何构造,确定是否几何不变。(e)(f)无多余约束的几何不变体系从上到下依次去除二元体IIIIII321瞬变体系3-3、试分析下列桁架的几何构造,确定是否几何不变。3-4、试用结点法或截面法求图示桁架各杆的轴力。(a)4128000-4解:(1)先找出零杆(2)计算支座反力(3)根据结点法计算各杆内力,并标注在桁架计算简图上。根据结点G,可求出杆5的内力;根据结点F,可求出杆3、4的内力;根据结点E,可求出杆7、12的内力;根据结
5、点C,可求出杆8、9的内力;根据结点D,可求出杆10、11的内力;根据结点B,可求出杆13的内力。98kN4kN3m3m4m4m4kN1254761110813123-25/3-5/3ADCHFGB41288E44-3-4/35-20/3-20/320/3-4(b)2m2m4m4m3m3mABFPFPEGHFD解:(1)先找出零杆该体系没有零杆(2)根据结点法计算各杆内力,并标注在图上。考虑到结构的对称,只需求出一半结构的内力。根据结点G,求出相应杆的内力;根据结点E,求出相应杆的内力;根据结点D,求出相应杆的内力;根据对称性,可得到其余各杆的内力。5/2PF13/2PF0.5PF2.5PF7
6、 5/8PF117/8PF注意:本题无需计算支座反力!(c)解:(1)先找出零杆(2)计算支座反力(3)根据结点法计算各杆内力,并标注在桁架计算简图上。根据结点A,可求出杆AB、AC的内力;根据结点B,可求出杆BC的内力。FPFPFPFPFP4aaFPABC2PF(d)解:(1)计算支座反力可知全部支反力均为零。(2)找出零杆(3)根据结点法计算各杆内力,并标注在桁架计算简图上。根据结点A,可求出杆AB的内力;根据结点E,可求出杆EC、ED的内力;根据结点F,可求出杆FC、FD的内力;根据结点C,可求出杆CD的内力。FP2FP24aaABCDFP2FP1FP1EF12/2PF12/2PF12/
7、2PF12/2PF1PF3-5、试求图示各桁架中指定杆的内力。(a)1A4m*6=24m3m3mFPFPFP/2FPFPFPFP/223解:(1)计算支座反力(2)作截面I-I,取左侧结构作为隔离体通过对O点取矩,可求得杆2的内力。(3)作截面II-II,取左侧结构作为隔离体通过对P点取矩,可求得杆3的内力。(4)利用结点法,分析结点Q在X方向的平衡方程,可得杆QP的内力为5FP/12;利用Y方向的平衡方程,可得杆1与杆4内力的关系:FN1FN4FP/2。(5)利用结点R处的Y方向平衡方程,可得FN1FN5yFP0(6)利用结点A处的X方向平衡方程,易得FN6FN5;利用结点O处的Y方向平衡方
8、程,可得FN4FN6y。(7)根据(4)-(6)可得FN1FP/4。3FP3FPIIO8/3FPIIIIP5/12FPQ4R56FP/4(b)40kN18m4m20kN20kN123解:(1)计算支座反力(2)作截面I-I,取左侧结构作为隔离体通过对O点取矩,可求得杆1的内力为52.5kN;通过Y方向的平衡方程,可求出杆2的内力为。(3)利用结点法,分析结点P在X方向的平衡方程,可得杆4的内力为52.5kN。(4)作截面II-II,取左侧结构作为隔离体通过对O点取矩,可求得杆3的内力为。305052.55 13IIOP5 135 13452.5IIII5 13注意:本题有零杆,但由于截面切断的
9、位置不含零杆,故不需找到零杆!(c)FP3aa3a1234解:(1)先找出零杆(2)计算支座反力(3)作截面I-I,取左侧结构作为隔离体通过对O点取矩,可求得杆4的内力;通过对P点取矩,可求得杆2的内力。(3)利用结点法,分析结点O在OP杆法向方向的平衡方程,可得杆3的内力。2FP/3FP/32/3PFFP/3IIOPFP/30(d)12kN4kN2m*6=12m2m*4=8m124m4m20kN3解:(1)计算支座反力(2)作截面I-I,取左侧结构作为隔离体通过对O点取矩,可求得杆1的内力为67/6;通过对P点取矩,可求得杆3的内力为-22/3;通过Y方向的平衡方程,可求得杆2的内力。74/
10、37/27/267/634/3IIOP-22 2/3-22 2/3-22/3(e)12m*6=12m2.4m1231222441.94解:(1)找出零杆(2)根据结点O在Y方向的平衡方程,可求得杆2的内力为1.94。(3)计算支座反力(4)作截面I-I,取右侧结构作为隔离体通过对P点取矩,可求得杆1的内力为-8;通过对Q点取矩,可求得杆3的内力为11。(5)利用结点R处的Y方向平衡方程,可得杆4的内力为-1。OIIP4.843.2QR-1-811(f)2kN2m3m2m3m3m3m3m1.5m 1.5m2kN4kN1kN1kN4213解:(1)计算支座反力(2)作截面I-I,取左侧结构作为隔离
11、体通过对O点取矩,可求得杆4的内力为5。(3)作截面II-II,取右侧结构作为隔离体通过对R点取矩,可求得杆3的内力为1.21。(4)找出零杆(5)根据结点P、Q的X方向平衡方程,可知FN2FN5FN6(6)作截面III-III,取左侧结构作为隔离体根据Y方向的平衡方程和(5)的等式,可求得杆2的内力为。(7)作截面IV-IV,取下侧结构作为隔离体通过对P点取矩,可求得杆1的内力为-17/6。3211IIO-7 2/35PQ56IIIIII-7 2/3R1.21IIIIIVIV-17/63-6、试求桁架杆a、b、c、d的轴力。d4mA3mDEBF5m4m3mCabc34kN306/13136/
12、13解:(1)计算支座反力(2)作截面I-I,切断杆a、c、BD,取ADE结构作为隔离体,利用X方向的平衡方程,可得FNc0;对D点取矩,可得FNa0。(3)利用结点E处的平衡方程,可得FNbx FNdx24;推得FNb30;dAEabc34kN306/13FNaFNcFNBDNdF8 13=8 130030注意:本题的关键在于截面的选取!3-7(a)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M1图M2图Cql2/8qql2/8/2l/2lql2/8ql2/8ql2/4M图3-7(b)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M1图M2图Cql2/8qql2/8/2l/2lql2/8M图ql2/8ql2/8ql2
13、/8ql2/8ql2/83-7(c)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M1图M2图M图FPl/4FPl/4/2l/2lCFPFPl/4FPl/4FPl/23-7(d)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M1图M2图M图FPl/4FPl/4/2l/2lCFPFPl/4FPl/4FPl/4FPl/4FPl/43-7(e)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M1图M2图M图2kN.m3kN/mC2m2m2m21636223kN/mC2m2m2mB3-7(f)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M图488108 2 3 2 1 10CM=4 28BM=84AD3-7(g)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M图666B
14、DMM=23 46128CM=+=3kN/mC2m2m1m1mBD12666 3 3 2 1 12CM=3-7(h)、试用分段叠加法作下列梁的M图。3kN/mC2m2m2mB1kNDCBD26集中荷载作用下的弯矩图CBD024均布荷载作用下的弯矩图2303-7(h)、试用分段叠加法作下列梁的M图。M图2BM=3kN/mC2m2m2mB1kND1 63 4 230DM=+=1 43 2 1 10CM=+=103-8(a)、试判断内力图正确与否,将错误改正。M图FQ图Mq+_+_3-8(b)、试判断内力图正确与否,将错误改正。M图FQ图+_+_3-8(c)、试判断内力图正确与否,将错误改正。M图F
15、Q图+_3-8(d)、试判断内力图正确与否,将错误改正。M图FQ图_3-8(e)、试判断内力图正确与否,将错误改正。M图FQ图_MF1F1h1F2F2h2F2(h2+h1)1 1212()0FhF hh+12FF_+3-9(a)、试求支座反力,并作梁的内力图。ABCDE3m3m1.5m2m2.5m1.5m4.5m2/kN m10kN20kNFAB20kND2/kN mFCE10kN4.510.444.0615.0758.9854.50DFMM=2/85.0625DFMql=中点6.75CM=8.1GM=G0EM=6.09BM=H26.955HM=负号表示与之前的受拉方向相反,即以下部受拉为正。
16、3-9(a)、试求支座反力,并作梁的内力图。ABCDE3m3m1.5m2m2.5m1.5m4.5m2/kN m10kN20kNF0DFMM=2/85.0625DFMql=中点6.75CM=8.1GM=0EM=6.09BM=26.955HM=ABCDE10kN20kNF5.06256.758.16.0926.9553-9(a)、试求支座反力,并作梁的内力图。ABCDE3m3m1.5m2m2.5m1.5m4.5m2/kN m10kN20kNFAB20kND2/kN mFCE10kN4.510.444.0615.0758.9854.54.5QDF=GH4.5QFF=4.5QCRF=5.94QCLF=
17、5.94QGRF=4.06QGLF=4.06QBRF=11.015QBLF=11.015QHRF=8.985QHLF=8.985QAF=3-9(a)、试求支座反力,并作梁的内力图。ABCDE3m3m1.5m2m2.5m1.5m4.5m2/kN m10kN20kNF4.5QDF=4.5QFF=4.5QCRF=5.94QCLF=5.94QGRF=4.06QGLF=4.06QBRF=11.015QBLF=11.015QHRF=8.985QHLF=8.985QAF=ABCDE10kN20kNF4.54.55.944.0611.0158.985+_3-9(b)、试求支座反力,并作梁的内力图。AE4kNF
18、GBCDKL1/kN mHI J2kN m1.8753.125ADE4kNF1m2m2m1m1m1m1m4m1m4mGHIJBCKL1/kN m2/kN m1m112.093750.781250.752.25ADEFGHIJBCKL12.1251.8750.2187511.752.25_+ADEFG HI JBCKL0.51.87511114.53-9(b)、试求支座反力,并作梁的内力图。3-10、试选择铰的位置x,使中间一跨的跨中弯矩与支座弯矩绝对值相等。ABCDEFlllxx2(-2)/8EFMq lx=中2/2(2)/2BMqxq lxx=+BEFMM=中12()24xl=3-11(a)
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