中南大学结构力学实验报告.docx
《中南大学结构力学实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中南大学结构力学实验报告.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
中南大学结构力学实验报告
结构力学
矩阵位移法上机实践报告
矩阵位移法上机实践报告
绪言
本学期结构力学第十章学习了矩阵位移法，这是本书中一章与计算机结合紧密的内容。
我们先前学习的都是结构力学中最基本的理论基础，这些理论可以解决结构力学中所遇到的大多问题，但是当遇到未知量多且十分复杂的结构时，运用先前的方法就不能轻松得出答案。
但随着计算机科学的发展，结构力学的复杂问题可以利用计算机程序解决，例如本章介绍的PF程序。
在学习本章的过程中，首先是要熟悉矩阵位移法的原理，但是最重要的还是要学会实际操作电脑解决这些问题。
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。
（3）运行计算：
运行程序，得到输出文件。
（4）绘图：
利用计算机绘制内力图。
四、实践收获
（1）对于各杆弹模不同的情况，可以取统一的
值，将其截面积
和二次矩
均乘以（
）输入。
（2）在内力图的绘制的过程中，应注意弯矩受拉边及剪力、轴力图正负号的判定。
（3）平面桁架各杆截面二次矩
取很小的值，如实际值的10-3至10-9倍。
（4）遇到集中力偶作用时，集中力偶作用点也要单独为一个结点。
第一题：
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。
标单元号和结点号
注：
1、整体坐标系为
2、局部坐标系以结点小号到大号为x轴正向。
1.1输入文件
*******************************************************************
**
*1compositebeam2012.10.09*
**
*******************************************************************
3.0e7161391
12.162.13333e-3
23.162.13333e-3
34.162.13333e-3
56.162.13333e-3
67.162.13333e-3
78.162.13333e-3
910.162.13333e-3
1011.162.13333e-3
1112.162.13333e-3
413.29751.791198e-2
813.29751.791198e-2
812.216.3e-3
37.29751.791198e-2
711.216.3e-3
26.29751.791198e-2
610.216.3e-3
00
04.5
07.7
010.9
7.60
7.64.5
7.67.7
7.610.9
11.40
11.44.5
11.47.7
11.410.9
3.810.9
110
120
130
510
520
530
910
920
930
4
310000
410000
800-15
1300-15
7
13204.5
134-367.6
144-363.8
154-367.6
164-363.8
152-263.8
162-262.7
1.2输出文件
*******************************************************************
**
*1compositebeam2012.10.09*
**
*******************************************************************
TheInputData
TheGeneralInformation
ENMNJNSNLC
3.000E+07161391
TheInformationofMembers
memberstartendAI
1121.600000E-012.133330E-03
2231.600000E-012.133330E-03
3341.600000E-012.133330E-03
4561.600000E-012.133330E-03
5671.600000E-012.133330E-03
6781.600000E-012.133330E-03
79101.600000E-012.133330E-03
810111.600000E-012.133330E-03
911121.600000E-012.133330E-03
104132.975000E-011.791198E-02
118132.975000E-011.791198E-02
128122.100000E-016.300000E-03
13372.975000E-011.791198E-02
147112.100000E-016.300000E-03
15262.975000E-011.791198E-02
166102.100000E-016.300000E-03
TheJointCoordinates
jointXY
1.000000.000000
2.0000004.500000
3.0000007.700000
4.00000010.900000
57.600000.000000
67.6000004.500000
77.6000007.700000
87.60000010.900000
911.400000.000000
1011.4000004.500000
1111.4000007.700000
1211.40000010.900000
133.80000010.900000
TheInformationofSupports
ISVS
11.000000
12.000000
13.000000
51.000000
52.000000
53.000000
91.000000
92.000000
93.000000
（NA=375）
（NW=1203）
LoadingCase1
TheLoadingsatJoints
NLJ=4
ILJPXPYPM
3100.0000.0000.00000
4100.0000.0000.00000
8.0000.0000-15.00000
13.0000.0000-15.00000
TheLoadingsatMembers
NLM=7
ILMITLPVDST
1320.00004.500000
134-36.00007.600000
144-36.00003.800000
154-36.00007.600000
164-36.00003.800000
152-26.00003.800000
162-26.00002.700000
TheResultsofCalculation
TheJointDisplacements
jointuvphi
17.105140E-21-1.638199E-20-1.781240E-20
21.131896E-02-1.535811E-04-1.283790E-03
31.608364E-02-2.069972E-04-9.277627E-04
41.845124E-02-1.982724E-04-1.263057E-04
59.610950E-21-4.106570E-20-2.156966E-20
61.131667E-02-3.849910E-043.865227E-05
71.600937E-02-5.147195E-046.589946E-05
81.837968E-02-5.043552E-04-1.356579E-04
97.783910E-21-2.983231E-20-1.882129E-20
101.130431E-02-2.796779E-04-9.193358E-04
111.599353E-02-3.701333E-04-4.819522E-04
121.836092E-02-3.892224E-04-1.683575E-04
131.841546E-02-3.424292E-04-8.179462E-06
TheTerminalForces
memberN（st）Q（st）M（st）N（en）Q（en）M（en）
1163.820116.051211.874-163.820-26.051107.857
280.12428.73938.862-80.124-28.73953.103
3-13.08715.9639.51213.087-15.96341.570
4410.65796.109215.697-410.657-96.109216.796
5194.593113.906181.704-194.593-113.906182.794
6-15.54752.93888.73215.547-52.93880.670
7298.32377.839188.213-298.323-77.839162.063
8135.68357.35583.021-135.683-57.355100.516
928.63431.09943.486-28.634-31.09956.030
1084.037-13.087-41.570-84.03713.087-8.161
1184.037-13.087-42.892-84.03713.087-6.839
1231.099-28.634-52.778-31.09928.634-56.030
1387.22493.211-62.615-87.224180.389-268.660
1426.25629.750-2.866-26.256107.050-144.002
152.68883.696-146.719-2.688215.904-355.672
1620.484.160-42.828-20.484162.640-245.084
（NA=375）
（NW=1231）
1.3钢架内力图绘制
弯矩图：
轴力图
剪力图
第二题
计算图示桁架各杆的轴力。
已知A=2400mm2,E=2.0×105MPa。
标单元号和结点号
2.1输入文件
*******************************************************************
**
*2compositebeam2012.10.11*
**
*******************************************************************
2.0e814941
120.00241.0e-12
230.00241.0e-12
130.00241.0e-12
240.00241.0e-12
340.00241.0e-12
450.00241.0e-12
350.00241.0e-12
560.00241.0e-12
570.00241.0e-12
670.00241.0e-12
680.00241.0e-12
780.00241.0e-12
890.00241.0e-12
790.00241.0e-12
00
06
23
26
46
66
63
86
80
110
120
910
920
5
20-500
40-500
50-500
60-500
8-10-500
0
2.2输出文件
*******************************************************************
**
*2compositebeam2012.10.11*
**
*******************************************************************
TheInputData
TheGeneralInformation
ENMNJNSNLC
2.000E+0814941
TheInformationofMembers
memberstartendAI
1122.400000E-031.000000E-12
2232.400000E-031.000000E-12
3132.400000E-031.000000E-12
4242.400000E-031.000000E-12
5342.400000E-031.000000E-12
6452.400000E-031.000000E-12
7352.400000E-031.000000E-12
8562.400000E-031.000000E-12
9572.400000E-031.000000E-12
10672.400000E-031.000000E-12
11682.400000E-031.000000E-12
12782.400000E-031.000000E-12
13892.400000E-031.000000E-12
14792.400000E-031.000000E-12
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
（NA=180）
（NW=727）
LoadingCase1
TheLoadingsatJoints
NLJ=5
ILJPXPYPM
2.0000-50.0000.00000
4.0000-50.0000.00000
5.0000-50.0000.00000
6.0000-50.0000.00000
8-10.0000-50.0000.00000
TheLoadingsatMembers
NLM=0
TheResultsofCalculation
TheJointDisplacements
jointuvphi
1-3.833333E-21-1.325000E-20-2.257495E-04
2-1.052370E-04-9.375000E-04-7.026906E-05
33.860368E-04-8.812350E-041.226822E-04
4-1.746814E-04-1.193735E-031.087908E-04
5-2.441259E-04-8.137529E-04-3.230397E-05
6-3.552370E-04-1.302888E-03-1.022944E-04
7-7.938922E-04-9.903881E-04-6.211764E-05
8-4.663480E-04-9.375000E-041.412286E-04
92.833333E-21-1.175000E-203.510751E-04
TheTerminalForces
memberN（st）Q（st）M（st）N（en）Q（en）M（en）
175.000.000.000-75.000.000.000
2-30.046.000.00030.046.000.000
369.106.000.000-69.106.000.000
416.667.000.000-16.667.000.000
550.000.000.000-50.000.000.000
616.667.000.000-16.667.000.000
739.060.000.000-39.060.000.000
826.667.000.000-26.667.000.000
921.032.000.000-21.032.000.000
1050.000.000.000-50.000.000.000
1126.667.000.000-26.667.000.000
12-30.046.000.00030.046.000.000
1375.000.000.000-75.000.000.000
1451.079.000.000-51.079.000.000
（NA=180）
（NW=727）
2.3钢架内力图绘制
轴力图
无弯矩图和剪力图
第三题
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。
标单元号和结点号
3.1输入文件
*******************************************************************
**
*3compositebeam2012.10.11*
**
*******************************************************************
3.45e74561
126.55.5
236.55.5
346.55.5
456.55.5
00
400
600
800
1200
110
120
130
220
420
520
1
30-320-100
4
14-10.540
24-10.520
34-10.520
44-10.540
3.2输出文件
*******************************************************************
**
*3compositebeam2012.10.11*
**
*******************************************************************
TheInputData
TheGeneralInformation
ENMNJNSNLC
3.450E+074561
TheInformationofMembers
memberstartendAI
1126.500000E+005.500000E+00
2236.500000E+005.500000E+00
3346.500000E+005.500000E+00
4456.500000E+005.500000E+00
TheJointCoordinates
jointXY
1.000000.000000
240.000000.000000
360.000000.000000
480.000000.000000
5120.000000.000000
TheInformationofSupports
ISVS
11.000000
12.000000
13.000000
22.000000
42.000000
52.000000
（NA=66）
（NW=299）
LoadingCase1
TheLoadingsatJoints
NLJ=1
ILJPXPYPM
3.0000-320.0000-100.00000
TheLoadingsatMembers
NLM=4
ILMITLPVDST
14-10.500040.000000
24-10.500020.000000
34-10.500020.000000
44-10.500040.000000
TheResultsofCalculation
TheJointDisplacements
jointuvphi
10.000000E+003.713942E-214.951923E-20
20.000000E+00-2.916827E-20-5.219418E-05
30.000000E+00-1.405865E-031.038816E-06
40.000000E+00-3.4
升级会员 