结构力学第一次作业改.docx

结构力学第一次作业改.docx

《结构力学第一次作业改.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构力学第一次作业改.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

结构力学第一次作业改

结构力学课程——作业一

1、结构力学中，按基本构件的几何特征可以将结构大致分为哪三类？

答：

分为杆系结构、板壳结构和实体结构。

2、简述支座和结点类型，并画出相应的计算简图。

答：

支座分活动铰支座、固定铰支座、固定支座和定向支座。

（2）、固定铰支座

（3）、固定支座

（4）、滑动支座

二、结点

（1）铰结点

（2）刚结点

（3）组合结点

3、荷载的分类？

答:

根据荷载作用时间的长短，分为恒载和活载。

根据荷载作用的性质，分为静力荷载和动力荷载。

4、名词解释：

1）几何不变体系；体系受到任意荷载作用后，若不考虑材料的应变，其几何形状和位置保持不变的体系称为几何不变体系

2）几何可变体系：

体系受到任意荷载作用后，由于刚体运动，其几何形状和位置发生改变的体系称为几何不变体系

3）刚片：

若忽略材料的应变，体系的任何杆件都可看做是不变形的平面刚体，称为钢片

4）自由度、计算自由度：

自由度是指确定体系位置所需要的独立坐标的数目

计算自由度是对体系进行几何构成分析的辅助工具

5）约束、必要约束、多余约束：

减少体系自由度的装置称为约束

在体系中增加或去掉某个约束，体系的自由度数目随之变化，该约束称为必要约束

在体系中增加或去掉某个约束，体系的自由度数目没有变化，该约束称为多余约束

6）几何瞬变体系：

是指只能瞬时虚铰产生微小运动的体系

7）静定结构：

静定结构是无多余联系的几何不变体系

8）超静定结构：

超静定结构是有多余约束的几何不变体系

9）结点法：

最适用于计算简单桁架，取借点为隔离体，建立平衡方程求解，原则上应使每一结点只有两根未知内力的杆件

10）截面法：

探讨天体运动方程的周期解及其邻近轨道性质的一种方法

11）零杆；桁架中内力为零的杆件称为零杆

5、画图说明何为单铰、复铰和虚铰。

答：

6、试述几何不变体系的三个基本组成规则，为什么说它们是同一规则。

答：

二元体规则、二钢片规则和三刚片规则

其实他们属于同一规则，即三刚片规则。

因为二元体规则和两刚片规则均是由三刚片原则演变而来的，只是在某些场合使用后两者更为方便些。

7、画图解释结构力学中，内力符号是如何规定的？

答：

8、拱有哪几种形式？

其中哪种形式为静定的？

答：

常用的有无铰拱、两铰拱和三铰拱。

三铰拱为静定结构。

9、简述拱与梁的区别：

拱与梁的区别不仅在于杆件轴线的曲直，更重要的是在竖向荷载作用下是否产生水平推力。

简述桁架结构与梁和刚架结构的区别：

梁和刚架是以承受弯矩为主的，横载面上主要产生非均匀分布的弯曲正应力，其边缘处应力最大，而中部的材料并未充分利用，桁架则主要承受轴力。

10、简述静定结构的静力特征。

答：

静力解答的唯一性、除荷载以外的其它任何原因（如温度改变、支座移动、制造误差和材料收缩等）均不会引起静定结构的反力和内力、局部平衡特性、荷载等效变换特性。

11、试对下面所示平面体系进行机动分析，要求画图说明分析过程，指明哪个部分为刚片，及采用何原则进行的几何分析，具体过程如同书中例题。

答：

a）将AC、AB和大地分别看为一个刚片，DF和DE分别看为大地与AC和AB相连的一个链杆。

则刚片AC和刚片AB通过铰A相连，刚片AC与大地通过虚铰H相连，刚片AB与大地通过虚铰G相连，A、H、G不在一条线，因此根据三刚片规则可知此平面体系为几何不变体系。

（b）将AD、BE和CF分别作为刚片，则EF和BC连接刚片BE与CF，EF和BC两链杆平行，即两刚片BE与CF靠无穷远处的虚铰铰接，同理，BE与AD、AD与CF均靠无穷远处的虚铰铰接。

即三刚片用三对平行链杆两两铰连，三个虚铰均在无穷远处。

12、请画出图示单跨梁、多跨梁的剪力图（FS）和弯矩图（M），如图2中（a）和（b）所示。

答：

13、请画出图示刚架的轴力图（FN）、剪力图（FS）和弯矩图（M），如图2中（c）所示。

答

14、图3中所示三铰拱的轴线方程为

，试求截面K（x=7）的内力，要求必须写出详细的解题步骤。

分析：

结构为一主附结构：

三铰拱ACB为基本部分，CD和CE分别为附属部分。

内力分析时先求出附属部分在铰C处的反力，再对三铰拱进行分析。

对附局部分CD、CE的计算相当于对两个简支梁的计算，在铰C处只产生竖向反力。

这样．基本部分三铰拱的计算

就转化为在铰C作用竖向集中力。

解：

（1）附属部分CD和CE。

CD和CE相当于C端支于三铰拱的简支梁，故C处竖向反力为，

（↑）

（2）基本部分ACB的反力

三铰拱ACB部分的受力如图3.3b所示，由：

（↑）

（↑）

取BC为隔离体：

（kN）（←）

三铰供整体：

：

（kN）（→）

（3）截面K的内力

取AK为隔离体（图3.2c）

（上侧受拉）

ΣX＝0

（←）

ΣY＝0

（↓）

根据水平、竖向和斜向的比例关系得到：

（压力）

15、请标出图4所示桁架中的零杆。

分析：

判断桁架零杆的常用方法是找出桁架中的L型结点和T型结点。

如果这两种结点上无荷载作用．那么L型纪点的两杆及T型结点的非共线杆均为零杆。

解：

考察结点C、D、E、I、K、L，这些结点均为T型结点，且没有荷载作用，故杆件CG、DJ、EH、IJ、KH、LF均为零杆。

考察结点G和H，这两个结点上的两竖向链杆均已判断为零杆，故这两个结点的受力也已成为T型结点的情形．由于没有荷载作用，故杆件AG、BH也为零杆。

整个结构共有8根零杆．

16、请计算图示桁架中指定杆件AD和BD的内力。

分析：

因不考虑各杆件的轴向变形，结点D只有角位移，没有线位移。

解：

基本未知量：

结点D的角位移Z1

位移法典型方程为：

荷载单独作用下的弯矩图

结点D的力矩平衡：

。

Z1＝0，结点D没有角位移。

图6.2b的弯矩图为结构的最后弯矩图。

杆件AD，BD和CD的弯矩均为零，故剪力也为零，只可能有轴力。

隔离体：