结构力学习题集及答案.pdf
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1、第三章 静定结构的位移计算一、判断题:1、虚位移原理等价于变形谐调条件,可用于求体系的位移。2、按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。3、在非荷载因素(支座移动、温度变化、材料收缩等)作用下,静定结构不产生内力,但会有位移且位移只与杆件相对刚度有关。4、求图示梁较C左侧截面的转角时,其虚拟状态应取:5、功的互等、位移互等、反力互等和位移反力互等的四个定理仅适用于线性变形体系。6、已 知%,、M/图,用图乘法求位移的结果为:(助弘+孙必)/(7)。(a)8(b)7、图 八6两种状态中,粱的转角9与竖向位移6间的关系为:8 =)o15、用位移法计算图示结构并作/图。/=常数。16、用位移法计算
2、图示结构,求出未知量,各杆E/相同。4mn16kN/m20kN i I H 卜4mC E7 切.4m*17、用位移法计算图示结构并作图,/=常数。18、19、用位移法计算图示结构并作M 图。用位移法计算图示结构并作M 图。20、用位移法计算图示结构并作初图。各杆E/=常数,4=20kN/m。q6m 6m-h-*121、用位移法计算图示结构并作M 图。E/=常数。22、用位移法计算图示结构并作图,E=常数。23、用位移法计算图示结构并作M 图。E/=常数。24、用位移法计算图示结构并作M 图。E/=常数。q域丁、,21 21/从25、用位移法计算图示结构并作“图。/=4 m。60 kN/m26、
3、用位移法计算图示结构并作图。27、用位移法计算图示刚架并作 图。已知各横梁口1=8,各柱E/=常数。28、用位移法计算图示结构并作物图,取=常数。29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的E/相同。/21/2+30、用位移法作图示结构M 图。并求4 8 杆的轴力,E/=常数。31、用位移法作图示结构 图。E/=常数。32、用位移法作图示结构M 图。E/=常数。33、用位移法计算图示结构并作出“图。30KN/m)h “i i”H l I,I 2EI I IE l El 4mEI EI 4m6m34、用位移法计算图示结构并作“图,E=常数。40kN35、用位移法计算图示结构并作A/图。E/=常
4、数。q36、用位移法计算图示对称刚架并作M 图。各杆E/=常数。37、用位移法计算图示结构并作M 图。以=常数。38、用位移法计算图示结构并作M 图。/=常数。39、q用位移法计算图示结构并作M图。常数。一一二二一二三”40、用位移法计算图示结构并作/图。设各柱相对线刚度为2,其余各杆为1。60kN41、用位移法计算图示结构并作图。42、用位移法计算图示结构并作图。p43、用位移法计算图示结构并作图。常数。q l g/q 二 二 q44、用位移法计算图示结构并作M 图,。支座下沉力,杆长为/。21A45、用位移法计算图示结构并作M 图。杆长均为/,支座工下沉c。46、用位移法计算图示结构并作M
5、 图。47、用位移法计算图示结构并作用图。E/=常数。48、已知8 点的位移4,求凡AAB h1-X T77.1/2P E/=常数 T1/2/J 49、用位移法计算图示结构并作图。E=常数。e1 /1 2/I./小/T50、图示对称刚架制造时4 8 杆件短了/,用位移法作初图。E/=常数。51、用位移法计算图示结构并作M 图。q,一 U i IK_*8 X/h-4-T52、用位移法计算图示刚架,作河图。除注明者外各杆七/=常数。53、用位移法计算图示刚架,作 M 图。除注明者外各杆E/=常数。DXbE 什:/)=ooB Cx54、用位移法计算图示刚架作图。除注明者外各杆口=常数,町=8。qJ/
6、IC 回,,E B i in i/2 i55、图示结构C 为弹性支座,弹簧刚度后=尸,用位移法计算,并作M 图。56、用位移法计算图示结构并作“图。E=常数。P/l/,=1k=EI/frz z i/2/257、用位移法计算图示结构并作图。/=常数,k0=EI/lQ58、用位移法计算图示结构并作图。59、用位移法求图示梁的图。已知E/=常数,8 支座弹簧刚度 =齐。1/60、用位移法作图示结构的M 图。弹簧刚度系数左=后/。设 E/=常数。第六章 超静定结构计算力矩分配法一、判断题:1、力矩分配法中的分配系数、传递系数与外来因素(荷载、温度变化等)有关。2、若图示各杆件线刚度,相同,则各杆A端的
7、转动刚度S分别为:4 i,3 i,i。3、图示结构E/=常数,用力矩分配法计算时分配系数“4=4/II。4、图示结构用力矩分配法计算时分配系数=1/2,/。=1/8。5、用力矩分配法计算图示结构,各 杆/相 同,E/=常数。其分配系数胡=0.8,BC=0.2,力=0。6、在力矩分配法中反复进行力矩分配及传递,结点不平衡力矩愈来愈小,主要是因为分配系数及传递系数 1。37、若用力矩分配法计算图示刚架,则结点4 的不平衡力矩为-M-白 PI。101/2 2二、计算题:8、用力矩分配法作图示结构的“图。已知:=15 k N-m,必=3/7,8 c=4/7,P=2 4 k N。h:嘉_ 3m 3 m,
8、9、用力矩分配法计算连续梁并求支座B的反力。20 kN50 kN-m 10kN/m I彳 t i i f i i i12EI EI Y C 口6 m 4m 2mh-4*-H10、用力矩分配法计算图示结构并作图。以=常数。11、用力矩分配法作图示梁的弯矩图。E/为常数。(计算两轮),O k N.5kNj 2 kN/m 丁 工 C -k E2 m 2 m 8m 6 m 2mk*+-H*-4-+d12、用力矩分配法作图示梁的弯矩图。以 为常数。(计算两轮)10kN6 kN/m IhI ,y y L 一 Ja a E8m 8m 6 m 3m4-13、计算图示结构的力矩分配系数和固端弯矩。1 i i i
9、 i i iB t Du _ z-i X4m+1 Om m14、用力矩分配法作图示连续粱的“图。(计算两轮)3kN/m I 2 4 k NoJi L f/2 i=4与 ;丁 2 i=2 I6m 8m 3m 3m-T -H 415、用力矩分配作图示连续粱的图。(计算两轮)156kN 6kN/m16、用力矩分配法作图示结构加图。17、求图示结构的力矩分配系数和固端弯矩。E/=常数。18、已知:q=20kN/m,pAB=0.32,JLIAC=0.28,/LLA D=0.25,/dAE=0.15 o 用力矩分配法作图示结构的加 图。19、已知:g =2 0k N/m,%=100k N m,初=0.4,
10、n=03 5,%。=0.2 5。用力矩分配法作图示结构的M图。?林u 1 1&I.6m Zr2 0、已知图示结构的力矩分配系数川=8/13,4 2 =2/13,入3 =3/13,作“图。2 1、求图示结构的力矩分配系数和固端弯矩。4mB 12kN/m 32 kNq i I I J,D E I工2 EI2 2、求图示结构的力矩分配系数和固端弯矩。E/=常数。2 3、用力矩分配法作图示结构M图。已知:尸=10k N ,夕=2.5 k N/m各 杆 7相同,杆长均为4 m oqPAc2 4、用力矩分配法作图示结构的图。已知:P=1 O k N,9=2 k N/m,横梁抗弯刚度为2 E/,柱抗弯刚度为
11、E/。qP现1 6m3m 3m 3m2 5、用力矩分配法计算图示结构,并作M图。g;L-L L i _ i _ L r i v r .17 2EI 13EI2 6、用力矩分配法计算并作图示结构图。口=常数。8 kN27、求图示结构的力矩分配系数和固端弯矩。已知q=20kN/m,各杆E/相同。28、用力矩分配法计算图示结构,并作“图。(E/=常数)29、用力矩分配法作图示对称刚架的M 图。E/为常数。EA=8。(计算二轮)30、用力矩分配法作图示对称刚架的/图。E l=常数。36kN80 kN m3m.3mb*31、用力矩分配法计算图示对称结构,并作M 图。E/=常数。q=20kN/mP=10k
12、N P=10kN32、用力矩分配法计算图示结构并作“图。各杆线刚度比值如图所示。20 kN/m33、用力矩分配法作图示结构的图。各杆的线刚度比值如图所示。8 kN34、用力矩分配法计算图示对称结构并作出图。E/=常数。35、用力矩分配法作图示对称结构的M 图。(以=常数)q2/x14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素长4 4,长55,长6 6。41 A J 2 2 4 2/3X 2,/2 ,41 X M,eD xK 3 4,K|5。EI,EA 均为常E为常数。15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵 K j。4 L单刚分块形式为:M,0同M l及 一上 人丁16、已知平面桁架
13、单元在整体坐标系中的单元刚度矩阵,计算图示桁架结构原始刚度矩阵因中的元素号7,弓8,历1=常数。C=cosa,S=sina,A C-C,B =C S,D=S S,各杆E 4 相同。17、计算图示刚架结构刚度矩阵中的元素K“,K 8 8 (只考虑弯曲变形)。设各层高度 为 ,各跨长度为/,6 =0.5/,各杆E/为常数。1 8、1 9、2 0、01 3计 算 图 示 结 构 原 始 刚 度 矩 阵 的 元 素 K 4 5。用先处理法写出图示梁的整体刚度矩阵 可。0h/2工 工3用先处理法写出图示梁的结构刚度矩阵 K 。2EI2X3 4工 3EI XM eX21、已知图示结构在整体坐标系中的单元刚
14、度矩阵。用先处理法集成结构刚度矩阵 K。(用子块形式写出)。千5为一4 极 不/U=y 有 L 心在 心.仰 公 单刚分块形式为:L/J U22、用先处理法写出图示结构的结构刚度矩阵 K./(O,O.O)4(m2)/(m4)5J r B A=/=1A=I=1ImA=1=27 4-E=lkN/n?(0A0)Im Im兀055、已知图示桁架的结点位移列阵(分别为结点2、4 沿 x、y 方向位移)为:4=(1/(E4)X 342.322-1139.555-137.680-1167.111 设各杆 E4 为常数。计算单元的内力.3 m56、已知图示桁架杆件的单元刚度矩阵为式(a),又已知各结点位移为式
15、(b),则杆 件 的 轴 力(注 明 拉 力 或 压 力)应 为 。W EA=1 0|-0-0-TI-1 0|o o!-1 00 0F oo o57、己求得图示结构结点2、3 的结点位移为式(a)、(b)并已知单元的整体坐标的单元刚度矩阵为式(c)。计算单元2 端的弯矩。(长度单位m,力单位k N,角度单位弧度)0.2V2-160 xW5-40(b)58、%匕%匕 T=5-1 2 3T-P/E O 3/59、已知各杆的 E=2.1xl()4kN/n?,/=10m?,/“产0.09524-0.25689 o 计算图示桁架单元的杆端力列阵。2kNy Me匕6 0、计 算 图 示 结 构 单 元 的
16、 杆 端 力 列 阵 回 ,已 知 各 杆 =2.1 x 104 kN/cm2,/=300cm4,A=20cm2,Z =100cm,结点 2 位移列阵A2=u2 v2 02 T=1x10 2 x 0.4730cm-0.4596cm-0.5313radT oy iM,o_L三20kN4 0 k N m、20kN?I-1=-1 3”/2 上 /4I/_61、考虑杆件的轴向变形,计 算 图 示 结 构 中 单 元 的 杆 端 力,。已知:/=(l/24)m4,=3xl07kN/m2,J=0.5m2。结 点 /的 位 移 列 阵Sj=lx l(r6x3.7002m-2.7101m-5.1485rado
17、6 2、计算图示刚架单元在局部坐标下的杆端力了 二 已 知 各 杆 从 4/、/均为常数,4=7 7 篇7【0 0 2 7/2 7/-1 9 0 0 ,不考虑杆件的轴向变形。2 3夕二 1ylM,6 3、已知图示梁结点转角列阵为 1 =0 -1 EI E/2m 2m-|30、图示体系中,电 机 重%=10kN置于刚性横梁匕 电机转速“=500”m in,水平方向干扰力为P(/)=2kN-sin(%),已知柱顶侧移刚度左=1.02 x lO,kN/m,自振频率0=lO O s-:求稳态振动的振幅及最大动力弯矩图。PQ)4 f Q x印4m一131、图示体系中,W =10kN,质点所在点竖向柔度6
18、=1.9 1 7,马达动荷载P(。=4kNsin),马达转速 =6 0 0/min。求质点振幅与最大位移。32、图示体系中,=8 k N,自振频率。=100s”,电机荷载尸=5kNsin(例),电机转速w =550r/mino求梁的最大与最小弯矩图。P 8w2m,2m33、求图示体系支座弯矩的最大值。荷 载?(/)=1sin。,0=0.4。3 4、求图示体系的运动方程。尸sin(。,)0.5/0.5/_3 5、求图示体系稳态阶段动力弯矩幅值图。05。(0 为自振频率),E l=常数,不计阻尼。Psin(即)X3 6、图示体系分布质量不计,E/=常数。求自振频率。3 7、图 示 简 支 梁 E/
19、=常数,梁重不计,叫=2 肛m2=m,已求出柔度系数62=7/(18 E/)。求自振频率及主振型。3 8、求图示梁的自振频率及主振型,并画主振型图。杆件分布质量不计。mE/=常数mX X39、图示刚架杆自重不计,各 杆 以=常 数。求自振频率。40、求图示体系的自振频率和主振型。E I=常数。m m-XI.3 3 341、求图示体系的自振频率及主振型。E I=常数。tn m -0-X/2 /12_2.1.2 1 rl42、求图示体系的自振频率及相应主振型。E I=常数。m m21h L_ 2.J/2.1.IJ2一I J43、求图示结构的自振频率和主振型。不计自重。m工E/=常数4 4、求图示体
20、系的自振频率和主振型。不计自重,E I=常数。4 5、求图示体系的第一自振频率。m E片常数 m1/2.1/2 1/2 一1/24 6、求图示体系的自振频率。已知:叫o E I=常数。m m1 上。工1.5 m 1.5 m _ Im Im Im47、求图示体系的自振频率和主振型,并作出主振型图。已知:叫=吗=机,/=常数。1 X 4m _ 4m 2m4 8、求图示对称体系的自振频率。/=常数。1 2 7 2 2 24 9、图示对称刚架质量集中于刚性横粱上,已知:m 1=m,m2=2m。各横梁的层间侧移刚度均为鼠求自振频率及主振型。m250、求图示体系的自振频率并画出主振型图。52、用最简单方法
21、求图示结构的自振频率和主振型。m E/=常数/53、求图示体系的频率方程。mm54、求图示体系的自振频率利主振型。E/=常数。5 5、求图示体系的自振频率和主振型。不计自重,E I=常数。56、求图示体系的自振频率。设/=常数。57、图示体系,设质量分别集中于各层横梁上,数值均为加。求第一与第二自振频58、求图示体系的自振频率和主振型。m5 9 求图示体系的自振频率和主振型。加 =,%,m2=2m QEI12 EI 2EI/6 0、求图示桁架的自振频率。杆件自重不计。6 1、求图示桁架的自振频率。不计杆件自重,E A=常数。6 2、作出图示体系的动力弯矩图,已知:,=0.8 2 5 6 7 昌
22、。V t n lj Ps i n(即)EI w EI m1 20.5 /一 0,_63、作图示体系的动力弯矩图。柱高均为,柱刚度/二 常数。唇64、绘出图示体系的最大动力弯矩图。已知:动荷载幅值尸=10kN,0质量i=500kg,a=2m,E/=4.8xlO6N m2。=20.944s-1,Ps i n(W)m Ps i n(9 f)m65、已知图示体系的第一振型如F,求体系的第一频率。E l=常数。0.1618振型 1 0,54013 f m/2 j2仆m|1 6 I第十章 结构弹性稳定计算一、判断题:1、稳定方程即是根据稳定平衡状态建立的平衡方程。2、压弯杆件和承受非结点荷我作用的刚架丧失
23、稳定都属于第一类失稳。3、在稳定分析中,有一 个稳定自由度的结构具有个临界荷载。4、两类稳定问题的主要区别是:荷载一位移曲线上是否出现分支点。5、静力法确定临界荷载的依据是结构失稳时的静力平衡条件。6、能量法确定临界荷载的依据是势能驻值原理。二、计算题:7、用静力法推导求临界荷载 的稳定方程。9EI,l8、写出图示体系失稳时的特征方程。9、求刚架在反对称失稳时的稳定方程。为常数。10、求 图 示 完 善 体 系 的 临 界 荷 载 转 动 刚 度 3 =左/2,左为弹簧刚度。以 T 8X 1711、求 图 示 刚 架 的 临 界 荷 载 已 知 弹 簧 刚 度 左=3 /。12、求图示中心受压
24、杆的临界荷载广13、用 静 力 法 求 图 示 结 构 的 临 界 荷 载 欲 使B钱不发生水平移动,求弹性支承的最小刚度左值。14、用静力法确定图示具有下端固定较,上端滑动支承压杆的临界荷载乙,。15、用能量法求图示结构的临界荷载参数6 1设失稳时两柱的变形曲线均为余弦b 曲线:y=5 (1 cos ).$SE7J:|,cos2i/dz/=-+sin2w o2h J 2 416、用能量法求中心受压杆的临界荷载r与计算长度方C段为刚性杆,1 5段失稳时变形曲线设为:y(x)=a(x-).17、用能量法求图示体系的临界荷我4一18、用能量法求图示中心压杆的临界荷载 设变形曲线为正弦曲线。提示:b
25、|sin2i/dz/=Sin2w2 4bElA口十 :219、设y=4 x 2(/-x)2,用能量法求临界荷载a,.。PEI,/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较即发生塑性破坏,次超静定结构一定要产生+1个塑性较才产生塑性破坏。2、塑性钱与普通钱不同,它是一种单向较,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、塑性截面系数匕和弹性截面系数少的关系为匕=%。二、计算题:7、设A1”为常数。求图示梁的极限荷载法口及相
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