结构力学矩阵位移法实践报告.docx

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结构力学矩阵位移法实践报告

结构力学

上机实验报告

姓名：

学号：

指导老师：

专业班级：

日期：

矩阵位移法上机实践报告

一、实践目的

学会使用矩阵位移法,掌握PF程序的使用并用来计算给定的平面刚架、桁架和连续粱的内力。

二、实践要求

（1）用PF程序计算给定的平面钢架、桁架和连续粱的内力；

（2）绘制给出上述结构的内力图。

三、实践步骤

（1）编号：

对杆件和结点编号，选定局部坐标系和整体坐标系。

（2）建立输入文件：

根据题目已给数据，建立格式为.txt的输入数据文件，存放在与PF程序相当的文件夹下。

（3）运行计算：

运行程序，分别按照要求键入输入数据的文本名和输出存储数据的文件名从而得到相应的输出文件。

（4）绘图：

根据得到的结果，画出内力图。

四、每题的题目及具体解题步骤如下所示：

1．作图示刚架的

、

图，已知各杆截面均为矩形，柱截面宽0.4m,高0.4m,大跨梁截面宽0.35m,高0.85m，小跨梁截面宽0.35m,高0.6m，各杆E=3.0×104MPa。

解：

（1）编号

根据刚架进行编号。

注意到作用在杆上的集中力偶由于PF程序未直接处理的算法，故在此点增加一个绞结点11。

（2）建立输入文件timu1.txt，存于PF同一文件夹内。

具体输入如下：

************************************************

*EX.1ASimpleSuppotedFrame2013.06.08*

************************************************

3E7161391

1216E-2213E-5

242975E-4179E-4

3416E-2213E-5

4621E-263E-4

5616E-2213E-5

2716E-2213E-5

782975E-4179E-4

4816E-2213E-5

8921E-263E-4

6916E-2213E-5

71016E-2213E-5

10112975E-4179E-4

11122975E-4179E-4

81216E-2213E-5

121321E-263E-4

91316E-2213E-5

04.5

7.60

7.64.5

11.40

11.44.5

07.7

7.67.7

11.47.7

010.9

3.810.9

7.610.9

11.410.9

110

120

130

310

320

330

510

520

530

710000

1010000

1100-15

1200-15

13204.5

22-263.8

24-367.6

44-363.8

42-262.7

74-367.6

94-363.8

（3）运行PF程序,得到如下的timu1out.txt输出文件：

InputDataFileName:

timu1.txt

OutputFileName:

timu1out.txt

************************************************

*EX.1ASimpleSuppotedFrame2013.06.08*

************************************************

TheInputData

TheGeneralInformation

ENMNJNSNLC

3.000E+07161391

TheInformationofMembers

memberstartendAI

1121.600000E-012.130000E-03

2242.975000E-011.790000E-02

3341.600000E-012.130000E-03

4462.100000E-016.300000E-03

5561.600000E-012.130000E-03

6271.600000E-012.130000E-03

7782.975000E-011.790000E-02

8481.600000E-012.130000E-03

9892.100000E-016.300000E-03

10691.600000E-012.130000E-03

117101.600000E-012.130000E-03

1210112.975000E-011.790000E-02

1311122.975000E-011.790000E-02

148121.600000E-012.130000E-03

1512132.100000E-016.300000E-03

169131.600000E-012.130000E-03

TheJointCoordinates

jointXY

1.000000.000000

2.0000004.500000

37.600000.000000

47.6000004.500000

511.400000.000000

611.4000004.500000

7.0000007.700000

87.6000007.700000

911.4000007.700000

10.00000010.900000

113.80000010.900000

127.60000010.900000

1311.40000010.900000

TheInformationofSupports

ISVS

11.000000

12.000000

13.000000

31.000000

32.000000

33.000000

51.000000

52.000000

53.000000

LoadingCase1

TheLoadingsatJoints

NLJ=4

jointFXFYFM

7100.000000.000000.000000

10100.000000.000000.000000

11.000000.000000-15.000000

12.000000.000000-15.000000

TheLoadingsatMembers

NLM=7

membertypeVFDST

1320.0000004.500000

22-26.0000003.800000

24-36.0000007.600000

44-36.0000003.800000

42-26.0000002.700000

74-36.0000007.600000

94-36.0000003.800000

TheResultsofCalculation

TheJointDisplacements

jointuvrotation

17.105461E-21-1.638202E-20-1.781187E-20

21.133506E-02-1.535815E-04-1.284918E-03

39.610091E-21-4.106481E-20-2.156737E-20

41.133276E-02-3.849826E-043.897026E-05

57.784447E-21-2.983317E-20-1.882111E-20

61.132041E-02-2.796859E-04-9.197894E-04

71.610528E-02-2.069985E-04-9.285745E-04

81.603101E-02-5.147110E-046.617797E-05

91.601517E-02-3.701405E-04-4.822142E-04

101.847558E-02-1.982752E-04-1.263834E-04

111.843980E-02-3.424985E-04-8.166131E-06

121.840402E-02-5.043449E-04-1.356586E-04

131.838526E-02-3.892299E-04-1.683735E-04

TheTerminalForces

memberFNFSM

1start1163.820232116.054614211.868721

end2-163.820232-26.054614107.877041

2start22.69660583.694719-146.763245

end4-2.696605215.905278-355.636874

3start3410.64808796.100915215.673680

end4-410.648087-96.100915216.780436

4start420.475884.150115-42.808557

end6-20.475884162.649883-245.140956

5start5298.33167177.844472188.211070

end6-298.331671-77.844472162.089052

6start280.12551428.75121938.886205

end7-80.125514-28.75121953.117689

7start787.21662593.210427-62.647484

end8-87.216625180.389569-268.633252

8start4194.592693113.880194181.664996

end8-194.592693-113.880194182.751603

9start826.26538529.752419-2.835098

end9-26.265385107.047579-144.025679

10start6135.68178857.36858783.051904

end9-135.681788-57.368587100.527564

11start7-13.08491315.9678439.529794

end1013.084913-15.96784341.567301

12start1084.032157-13.084913-41.567301

end11-84.03215713.084913-8.155369

13start1184.032157-13.084913-6.844631

end12-84.03215713.084913-42.878040

14start8-15.54929552.92895488.716747

end1215.549295-52.92895480.655897

15start1231.103202-28.634209-52.777857

end13-31.10320228.634209-56.032127

16start928.63420931.10320243.498115

end13-28.634209-31.10320256.032127

（4）根据得到的数据，绘制内力图如下：

FN图：

Fs图：

M图：

2、计算图示桁架各杆的轴力。

已知A=2400mm2,E=2.0×105MPa。

解：

（1）编号：

（2）建立输入文件timu2.txt，存于PF同一文件夹内。

注意到，由于题目中将桁架结点简化为铰结，故各杆只受轴力而不受剪力和弯矩，故将I假设尽可能小（1E-18）。

具体输入如下：

*******************************************************************

*EX.2AFramewithHinges2013.06.08*

*******************************************************************

2E814941

1224E-41E-18

1324E-41E-18

2324E-41E-18

2424E-41E-18

3424E-41E-18

3524E-41E-18

4524E-41E-18

5624E-41E-18

5724E-41E-18

7624E-41E-18

6824E-41E-18

7824E-41E-18

7924E-41E-18

9824E-41E-18

110

120

910

920

20-500

40-500

50-500

60-500

8-10-500

（3）运行PF程序,得到如下的timu2out.txt输出文件：

InputDataFileName:

timu2.txt

OutputFileName:

timu2out.txt

*******************************************************************

*EX.2AFramewithHinges2013.06.08*

*******************************************************************

TheInputData

TheGeneralInformation

ENMNJNSNLC

2.000E+0814941

TheInformationofMembers

memberstartendAI

1122.400000E-031.000000E-18

2132.400000E-031.000000E-18

3232.400000E-031.000000E-18

4242.400000E-031.000000E-18

5342.400000E-031.000000E-18

6352.400000E-031.000000E-18

7452.400000E-031.000000E-18

8562.400000E-031.000000E-18

9572.400000E-031.000000E-18

10762.400000E-031.000000E-18

11682.400000E-031.000000E-18

12782.400000E-031.000000E-18

13792.400000E-031.000000E-18

14982.400000E-031.000000E-18

TheJointCoordinates

jointXY

1.000000.000000

2.0000006.000000

32.0000003.000000

42.0000006.000000

54.0000006.000000

66.0000006.000000

76.0000003.000000

88.0000006.000000

98.000000.000000

TheInformationofSupports

ISVS

11.000000

12.000000

91.000000

92.000000

LoadingCase1

TheLoadingsatJoints

NLJ=5

jointFXFYFM

2.000000-50.000000.000000

4.000000-50.000000.000000

5.000000-50.000000.000000

6.000000-50.000000.000000

8-10.000000-50.000000.000000

TheLoadingsatMembers

NLM=0

TheResultsofCalculation

TheJointDisplacements

jointuvrotation

1-3.833333E-21-1.325000E-20-2.257495E-04

2-1.052370E-04-9.375000E-04-7.026908E-05

33.860368E-04-8.812351E-041.226822E-04

4-1.746814E-04-1.193735E-031.087908E-04

5-2.441259E-04-8.137529E-04-3.230398E-05

6-3.552370E-04-1.302888E-03-1.022944E-04

7-7.938923E-04-9.903881E-04-6.211765E-05

8-4.663481E-04-9.375000E-041.412286E-04

92.833333E-21-1.175000E-203.510751E-04

TheTerminalForces

memberFNFSM

1start175.000000.000000.000000

end2-75.000000.000000.000000

2start169.106399.000000.000000

end3-69.106399.000000.000000

3start2-30.046261.000000.000000

end330.046261.000000.000000

4start216.666667.000000.000000

end4-16.666667.000000.000000

5start350.000000.000000.000000

end4-50.000000.000000.000000

6start339.060139.000000.000000

end5-39.060139.000000.000000

7start416.666667.000000.000000

end5-16.666667.000000.000000

8start526.666667.000000.000000

end6-26.666667.000000.000000

9start521.032382.000000.000000

end7-21.032382.000000.000000

10start750.000000.000000.000000

end6-50.000000.000000.000000

11start626.666667.000000.000000

end8-26.666667.000000.000000

12start7-30.046261.000000.000000

end830.046261.000000.000000

13start751.078643.000000.000000

end9-51.078643.000000.000000

14start975.000000.000000.000000

end8-75.000000.000000.000000

（4）根据得到的数据，绘制内力图，由于桁架只受轴力，故只画出轴力图如下：

FN图：

3．作图示连续梁的

、

图，已知各梁截面面积A=6.5

惯性矩I=5.50

，各杆E=3.45×104MPa。

解：

（1）编号：

根据刚架进行编号。

注意到作用在杆上的集中力偶由于PF程序未直接处理的算法，故在此点增加一个铰节点3。

（2）建立输入文件timu3.txt，存于PF同一文件夹内。

具体输入如下：

*******************************************************************

*EX.3ASimpleSuppotedFrame2013.06.08*

*******************************************************************

345E54561

126.55.5

236.55.5

346.55.5

456.55.5

400

600

800

1200

110

120

130

220

420

520

30-320-100

14-10.540

24-10.520

34-10.520

44-10.540

（3）运行PF程序,得到如下的timu3out.txt输出文件：

InputDataFileName:

timu3.txt

OutputFileName:

timu3out.txt

*******************************************************************

*EX.3ASimpleSuppotedFrame2013.06.08*

*******************************

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