2022年课程试卷及参考答案,西工大结构力学.docx

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1、诚信保证本人知晓我校考场规章和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规章，恳切做人。本人签字：编号：西北工业大学考试试题卷成2023 2023 学年第 1 学期绩开课学院航空学院课程飞行器构造力学根底学时50开A考试日期 2023-12-7考试时间 2小时考试形式 卷考生班级学号姓名第一题(30 分) 此题有 10 个小题，每题 3 分，答案及简要运算写在试题空白处。1.1 试分析图 1-1 所示平面桁架的几何不变性，并计算其静不定次数 f。解：几何特性为：f =图 1-11.2 试分析图 1-2 所示平面桁架的几何不变性，并计算其静不定次数 f。解：几何特性为：f =图 1-21.3 试分析图

2、 1-3 所示平面构造的几何不变性，并计算其静不定次数 f。解：几何特性为：f =图 1-3闭B共 5 页第 1 页西北工业大学命题专用纸1.4 试分析图 1-4 所示平面刚架的几何不变性，并计算其静不定次数 f。解：几何特性为：f =图 1-41.5 利用对称性，推断图 1-5 所示构造的最简静不定次数，并给出状态和状态不必计算相应的内力。解：M图 1-51.6 试分析图 1-6 所示平面薄壁构造的静不定次数 f。解：f =图 1-61.7 试分析图 1-7 所示空间薄壁构造的静不定次数 f。解：f =图 1-7共 5 页第 2 页西北工业大学命题专用纸1.8 求图 1-8 所示平面桁架中杆

3、 3-8 的轴力 N。38解：图 1-81.9 棱柱壳体剖面为正方形，壁厚均为t ，受扭矩M 面剪流分布图，标出剪流大小和方向。解：作用，如图1-9 所示。绘出剖T12aMT43a图图11-6-91.10 求图 1-10 所示二缘条开剖面棱柱壳体的弯心位置 xCR解：，假设壁不受正应力。图 1-10共 5 页第 3 页西北工业大学命题专用纸其次题(15 分) 确定图 2 所示平面桁架的内力。图 2第三题(20 分) 刚架的几何尺寸及受载如图 3 所示。试用力法确定刚架的弯矩分布并绘制弯矩分布图。设梁的横剖面抗弯刚度均为 EJ ，计算中略去轴力和剪力的变形影响。图 3共 5 页第 4 页西北工业

4、大学命题专用纸第四题(20 分) 单闭室剖面工程梁的载荷及尺寸如图 4 所示，设壁不承受正应力，求剖面剪流分布并绘制剪流分布图。图 4第五题(15 分) 正方形平面桁架及受载状况如图 5 所示，q = 45o。设各杆的纵向抗拉刚度一样,均为EA 。试用直接刚度法有限元法计算：（1） 构造各结点位移；(10 分)（2） 构造各杆的内力。( 5 分)图 5共 5 页第 5 页20232023 学年第一学期考试试题答案及评分标准第一题(30 分) 此题有 10 个小题，每题 3 分，答案及简要运算写在试题空白处。1.1 几何不变系统，f2。各 1.5 分1.2 几何瞬时可变系统，f1。各 1.5 分

5、1.3 几何不变系统，f3。各 1.5 分1.4 几何不变的可移动系统，f3。各 1.5 分1.5 最简静不定次数等于 11 分，并给出状态和状态分别为M /411 分1 分1.6 f4。3 分，假设根本分析过程正确，但答案错，可给1.5 分1.7 f6。3 分，假设根本分析过程正确，但答案错，可给1.5 分1.8 推断零力杆：26、36，47，然后用II 剖面将构造剖开，取右半局部，如图示1 分。利用条件SM= 0 ，可得5N 2a + P a = 0 1 分38即得N= - P 1 分3821.9 利用白雷特公式q =MMWT 1 分，可得闭剖12MT43面剪流为q =T 2 分。2a21

6、.10 利用公式 x= W 1 分，可求得 x= pR2 = pR2 分。CRHCR2R2其次题(15 分)（1） 此平面桁架为静定构造。2 分（2） 铰支持 1 和 5 处的支反力均为零；利用对称性，可得：杆 3-6 和杆 3-7 的内力为零；再推断零力杆后，得：6-8 杆和 7-9 杆的内力为零。原受力桁架简化为图示构造。6 分（3） 利用节点静力平衡条件，求得各杆内力为4 分N= N= P ， N= N= P ，26472334N= N= -2P ， N= P294889（4） 内力图如以下图。3 分第三题(20 分)（1） 此构造为3 次静不定2 分。利用对称性，简化为1 次静不定，并

7、取 1/4 构造，如图示。3 分（2） 求 状态和状态，PM(a) = PR sina(1 a / 2)2 分M (a ) = 1 2 分1（3） 求位移影响系数d=111EJ / 2M02 (a)Rda =11EJ/ 2 Rda =10R2EJ2 分D=11PEJ / 2M0 M Rda =11PEJ / 210 PR sin a Rda =PR2 EJ2 分（4） 建立力法正则方程即dX+ D= 0 1 分1111PRPR2（5） 由次求得2EJX+= 0 1 分1EJ2PRM= X= -111 分（6） 最终求得圆环中的弯矩M (a )内侧受压为正为M (a) = sina -2 PR(

8、1 a / 2)1 分，弯矩分布图如图示。3 分第四题(20 分)1x 轴为对称轴，计算截面惯性矩JxJ= f y 2xii= fR 2 + 3 fR 2 + fR 2 + 3 fR 2 = 8 fR 2 3 分Q S（2） 将 1 处切开，计算开剖面的静矩Sx4 分和剪流q =yxJ4 分x（3） 以o 点为力矩中心，对o 点取矩，求切口处剪流q220Q2 yQ 2R R +y R 2 + qW + Q 2R = 0 4 分()8R2R0y其中W = 2 2R 2R + R2=(8 + 2)R2 2 分求得q + 5Q= -yQ= -0.285y1 分， q 0 ，表示q沿单闭室周线逆时针方

9、向。04( + 4)RR00（4） 叠加q 和q0 ，求得单闭室剪流q = q + q02 分第五题(15 分)（1） 建立单元刚度矩阵 11- 1- 1 u2K=EA 11- 1- 1 v2 2 分22a2-1- 1- 111 u1- 1- 111v1 10- 10 u3K=3-1EA 0a- 1000v3 2 分010u10000v1 1- 1- 11 u4K=4-1EA- 1122a- 111- 1 v4 2 分1- 1 u11- 1- 11v1（2） 利用位移约束条件u2= v= v= u= u2334= v= 0 2 分，建立关于u41、v 的刚度方程1EA2 + 20uP 22a21 = 1x 2 分043（3） 解此刚度方程，求得 图1-62vP11 y22aP a()P aP a1x1 +2EAu= 2 -11x= 0.586 1x1 分EAEA2 P a1yP a（4） 求各杆内力v =1EA= 1.414 1y1 分EAN= EA u= 0.586P1 分31a11x2EA12aN= (u + v ) =(0.586P+ 1.414P)1 分2121121xiy2aN=EA (u- v ) = 1 (0.586P- 1.414P) 1 分212aMT4121121xiy