结构力学期末复习.pdf
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1、几何构造分析一 试分析图示体系的几何构造分析:根据三角形规律,可以将链杆E G、C E、C F、D F、D G的组成部分看作一个大刚片,这个刚片与基础间仅由两条链杆A C和B D连接,是几何可变的。又因为C D杆对于整个体系是多余约束,所以该体系是有多余约束的几何可变体系。二试分析图示体系的几何构造分析:根据三角形规律,可以将链杆1-7的组成部分看作一个大刚片,这个刚片与基础间由三条不共点链杆连接,组成儿何不变体系。因为链杆8和9对于体系是多余约束,所以该体系是有多余约束的几何不变体系。三 试分析图示体系的几何构造分析:把刚片1、2和基础看作对象。刚 片1与基础之间由两条链杆连接,相当于瞬校。
2、,刚片2与基础之间由两条链杆连接,相当于瞬校。,刚 片1与刚片2之间直接由较位相连。由于较。和不共线,所以该体系是无多余约束的几何不变体系四试求图示体系的计算自由度/解:W=3m-(3g+2h+b)其中刚片个数2 2 2=3刚结点个数g=l单较个数h=2支杆数尻2所 以IV=O题四习题3-5(a)静定多跨梁(a)(b)(c)4.06n j p r n4.55.94&图(单位:K N)QV解:将多跨梁拆成图(a)所示简单梁,求出各简单梁的支座反力后得出图(b)和(c)所示弯矩图和剪力图。习题3-5(b)静定多跨梁1.875解:将多跨梁拆成图(a)所示简单梁,求出各简单梁的支座反力后得出图(b)和
3、(c)所示弯矩图和剪力图。静 定 刚 架(两 校)试作图示刚架的弯矩图、第力图、和轴力图。解:由以下平衡条件:工尸,=0,4*a-电=02%=0 ,;+/*a =oZ G=o,/+/=o解得:%=的(一),%=-:竹(1),F*=gqq(T)2 2试作图示刚架的弯矩图、剪力图、和轴力图。解:由以下平衡条件:工=(),4*丁-5=。2监=0,_/*。=ZK=O,/+/=03 o o解得:f=不敢(-),几=-三 必6,工8=W)Z o o|心|口?%1FQ图静 定 刚 架(三 较)试作图示刚架的弯矩图和剪力图。解:利用对称性得竖向支座反力FVA=F、B=2KN/m*l Om/2=1 OKN(T)
4、取整体平衡条件=o ,%=o取C结点左边作隔离体得:,_ 4*1 0m+尸、6*5加一;*2*52 KN 加=()F、B=2.5K N g)2试作图示刚架的弯矩图和剪力图。解:取以下三个整体平衡条件:Z 工=,%-%=0ZG.=O,电 +/-6=0I X=0,/*4-a*叩=0取c结点左边作隔离体得平衡条件:XMc=O,凰*。+&*=0山以上四个平衡条件解得支座反力:%=%),%=*(f)1 3%=-5小,/=2万)静定桁架-结点法试求图示桁架中各杆的轴力(拉力为正),并在轴力图中注明计算结果。解:CF杆和E F杆是结点F的单杆且结点F处无荷载作用,所以CF杆和E F杆是零杆。DC杆是结点D的
5、单杆且结点D处无荷载作用,所以DC杆是零杆。依次作结点E、D、C的隔离体图,利用结点法,建立2工=0,X Fy=0两个平衡条件求其余各杆轴力。(例如:对于结点E,先由 4=0 得:Fyc E=l G K N利用比例关系得:F*CE=TOKN,FNC 血 尸 =TO五KN最后由2%=0得:FNDE=10KN)FNDE=TOVFXCE ;z AFNCE-14.14FNBD=IO 10v-o-D结点6(单位:K N)结点(单位:K g结 点。(单位:用V)轴 力 图(单位:皿V)静定桁架-结点法试求图示桁架中各杆的轴力(拉力为正),并在轴力图中注明计算结果。解:作截面K-K,取上部为隔离体,由 居=
6、0得:FNAE=OKN由此可依次确定A支座反力为零,AD,DE,DH杆均为零杆。E I杆为结点I的单杆且结点I处无荷载作用,所以E I杆为零杆。(或者由整体的2仆=0得A支座反力为0,之后同样得出上述结果。)之后依次作结点H、I、E、K、J、F、G的隔离体图,利用结点法,建立Z&=oZ Fy=0两个平衡条件求其余各杆轴力。-10 FNHE=-4.14结点(单位:K 210 FNU=10V-O-A14.141010 10 r i A/v臼=14.1410产-*FNEF=20结 点I(单位:K e结点(单位:/恒结点芯(单位:K 2E,“=-40结点/(单位:K 24020-i-A 0FG=-20
7、“*=4 0结点尸(单位:K由28.28 20 10VEVCG=10结 点G(单位:K N)轴 力 图(单位:皿V)静定桁架-截面法FR 产FP图aP所 以 品3=%3*由 ZM c=O 得:月 “*/+弓*2/=0所以 F z=-2 F p由ZM=O得:-FN4*,+F/=O所以FN4 =FI图bFRA=FP*静定桁架-结点法与截面法的联合应用试求图示桁架中1、2、3、4杆的轴力vi、Fe、Fe、FM。作结点E的隔离体图,由Z工=。得:EV2+KV3=作截面m-m,取右部分为隔离体,由2=0得:4Fp+FN2-丁/%3=。解上述方程得:FN2=-2 F p ,FN3=2=0V2由 Z=0得:
8、Fp(a+2。+3a)-FN*2“FN2*2 a=0所 以%=5与V2由Z Me=0得:Fp(a+2a+3a)+FN4*2a+*2。=0所以“4=5组合结构图示对称组合结构由梁式杆AC、BC和其他链杆组成。试求各链杆轴力,并作梁式杆AC的弯矩图。解:利用对称性得支座反力FR A=FRB=;*1KN/m*16m=8KN(T)作m-m截面取左边,(注:不能截断梁式杆AC和BO由Z Me=0得:1,FRA*8加-5*1 KN/加*(8m)2-FNDE*4/n=0q=lKN/m所 以DE杆的轴力为FM E=8K N作结点D的隔离体图可得:%0=%E=8 KN ,FNDF=UKN利用对称性得:FNBE=
9、8K N ,FN G E=0K NAC杆弯矩图由 于%F=KN,AC杆相当于受均布荷载的简支梁。AC杆的最大弯矩为跨中弯矩M,.=1*1 KN/M*(8 M 2 =8KN-m(下边受拉)8三校拱习题322q=L2KN/mluiumiuuiiuuiiuiuiuiuiuuiinuiniui解:利用图形的对称性得%=12KN/2=7 2KNSAB杆的拉力为1 *1.2*1 2?K N加-=9.8 2 A 7 V22m结点D与E的弯矩:=9.82 K N*0.2机=1.96K N团(外侧受拉)A D杆的剪力与轴力FQ=FQ=FN A B=-9-82A7V,FMD=FN M=-FA=.2KN*D C杆的
10、剪力与轴力(单位:KN):D C杆为斜杆,求剪力与轴力时需进行如下坐标转换A D、D C杆F N图(单位:KN)2 6s i n o r =F-.=0.316,c o s a =,=0.9497?V F767QDCFNDC,=c o s a-s i n a-s i n a-c o s af 7.2 1 _ r 0.949 9.82|_-0.316-0.316-0.949 7.2 1 13.73 9.82 -11.59F1 QCD-0.949-0.316-J L尸1 F1 NCD-0.316-0.949 9,82 -9,32*另 解D C杆的剪力与轴力(单位:KN):限=9.82FNDC=9.8
11、2%。=9.82%=9.82由于对称性,E C、B E杆的剪力与D C、A D杆的相反E C、B E杆的轴力和弯矩与D C、A D的杆相同(注:如 果DC杆是弧线段,需要用描点法,如教科书P82页 例3-11所示)A D、D C杆FQ图(单位:KN)A D、D C杆M图(单位:KN m)*刚体虚功原理*试用虚功原理求图示静定多跨梁支座B和C的反力及B和FRC。4KNA.4/71.2KNmIIUIHIHIHHHHIHUIIKN/mi 5,1,+1 +机 ,解:撤除支座B,设沿支座B反力打8方向的位移为L根据几何关系作虚位移图a。虚功方程为:一 2KN 根*1.25/2+尸群*1 +1./m*(;
12、*4机*0.25 ;*1加*5)=0解得 FRB=0.781KN(T)撤除支座C,设沿支座C反力FRC方向的位移为1,根据几何关系作虚位移图b。虚功方程为:2.m*0.25/2+与0*1+1网/加*(一;*4”2*1.25+3*1m*言)=0解得 F g =2.0 9 4 K N(T)*结点荷载作用下的影响线试作图示主梁山、M e、尸伊E、尸 3 D 的影响线。解:先不考虑跨梁E D,设FP=1直接作用在主梁上,作虚线所示心、M e、FQAE、尸 so的影响线。此时M i 影响线中1)、E 点的竖距为:%=。,M e 影响线中C 点的竖距为:I*31 卜 3.先=丁/=话/由比例可知D、E 点
13、的竖距为:DM i 的影响线/2,I3/%一 二一年/尸 Q AE影响线中D、E 点的竖距为:支/一 rTTTOTnTm网 的影响线%=0%=一1FQAO影响线中A、E 点的竖距为:,I,/1V.=/*-=1 ,YA-=-/*-=-由比例可知D 点的竖距为:1 1最后连接D、E 点在各影响线上的对应点,并将无跨梁处DB部分的虚线改为实线。E 4FQAE的影响线1 111111111LITrrrTTTrT-rD飞尸”的影响线机动法作影响线影响线的应用试用机动法作图示静定多跨梁支座B和C的反力尸RB和尸C的的影响线,并利用该影响线求图示荷载作用尸R B的影响线根据所绘的影响线和叠加原理得FRB=2
14、 K N 2 *1.2 5/2 1K N/加*(;*4 m*0.2 5 ;*1加*)=0.781K N)FRC=-2 K N -m*0.2 5/2 +1 KN/m*(工*4优*1.2 5 工*1m*)=2.0 94KN(T)2 2 16注:此法与刚体虚功原理基本相同机动法作影响线影响线的应用解:根据所绘的影响线和叠加原理得10KN10KNIOKN=10KN*2m-l OKN*2m-10KN*Im=-10KNm试用机动法作图示静定多跨梁ME、尸神的影响线,并利用该影响线求图示荷载作用下的ME、FR B.与&=10AW*l+10KN*l+10KN*0.5=25KN(T)ME的影响线打8的影响线试用
15、机动法作图示静定多跨梁用八MG.尸尸0%的影响线,并利用该影响线求图不荷载作用下的MF FQDC FQDE。AKN解:|根据所绘的影响线和叠加原理得 L1 pMF=-K N/m*12m*2m=-2KN m*2i 4 Mr=-KN/m*4m*Im+4KN*Im=2KN-mG240 c=lKN/m*(;*2?*l+2 机*1)=3KNFnn.-=1 KN/机*2*4m*0.5+4KN*0.5=3KN/u t 2MmmHjKNhn-:-GA F BFgc的影响线mMG的影响线10.5CFOE的影响线G2万虚功原理与位移计算一桁架结构位移5.1 0 试求图示桁架结点C 的竖向位移 c,设各杆的E A
16、相等。虚功原理与位移计算一图乘法计算刚架位移图示刚架各杆的弯曲刚度为EL试求图示荷载作用下的C点的水平位移4 c、竖向位移4 c和转角外。解:作实际荷载下的弯矩图/图。针对所求的4 c、4小 先,分别作图示虚设单位荷载下的弯矩图而I,M2,而3图。%,图中:A=F 0,A l与A 2在法1,M2,历3图中对应的形心标距为:1%=22%|=凡 为2=4%=1,%2=1由图乘法得:K=ZJM.M,Ay c=ZjEI见MpEId$-A-2 1+4%2 _ 4Fp。%心(.M中.M,dsEl 3E14%+4)32 _ 3与,3一 U)EI2E1)虚功原理与位移计算一图乘法计算刚架位移5-23试求图示三
17、钱刚架E点水平位移和截面B的转角。设各杆E I/常数。解:作实际荷我下的弯矩图必,图。针对所要求的水平位移和截面B的转角,分别作虚设单位荷载下的弯矩图群一 花,图。三三三三EIEI志4A4=4=外 图 中 的 各 图 形 面 积 和 后M2图中对应标距如下:1 ,R*9qm*6m=27q.nr,2XI =*3m=2m,21 2 J=21 3 2I 2(6m)2*6m=18-m3,y12=1.5m,y22 419?A4=*9qm*6m=27g m,=W=2m,%3=24=19.*9qm*6m=27q 病,c 1 1 1 2 15=2 机,2 5=-+-=-1313/Jyi*-*E3m/M图忆图B
18、虚功原理与位移计算一相对位移、互等定理试求图示多跨梁钱结点B的相对转角。设各杆E I为常数。q解.嗓1/2-2.、作实际荷我作用下的Mp图和+-#-#虚设单位荷载作用下的而图。J 5y.=2*=-6 3%4 22由图乘法得结点B的相对转角%=产=靠(X)M图图示刚架为同一线性变形体系的两种变形状态,试求状态2中D点的水平位移4解:令状态1的力系在状态2的位移和变形上作虚功,叱z =10KN*A令状态2的力系在状态1的位移和变形上作虚功,W21=IOKN-m*O.Ol-OKN-m*0.02根据互等定理:解得A=-O.Obn(-)lOKN/zz lOKN/n状态2力法一次超静定结构计算4/12/7
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- 结构 力学 期末 复习
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