2014年秋季0729结构力学作业及练习答案

1、2014 年秋结构力学 0729 第一次作业1、简述结构几何组成分析的目的。答： 1、研究结构正确的连接方式，确保所设计的结构能承受并传递荷载，维持平衡，不至 于发生刚体运动。2、在结构计算时， 可根据其几何组成情况， 选择适当的计算方法；分析其组成顺序， 寻找简便的解题途径。2、简述多跨静定梁的特点。 答： 1 多跨静定梁的几何组成特点从几何构造看，多跨静定梁由基本部分及附属部分组成 ,将各段梁之间的约束解除仍能 平衡其上外力的称为基本部分，不能独立平衡其上外力的称为附属部分,附属部分是支承在基本部分的。2 多跨静定梁的受力特点 由构造层次图可得到多跨静定梁的受力特点为： 作用在基本部分的力

2、不影响附属部分， 作用在附属部分的力反过来影响基本部分。 因此， 多跨静定梁的解题顺序为先附属部分后基本部分。 为了更好地分析梁的受力， 往往先画出能 够表示多跨静定梁各个部分相互依赖关系的层次图3 多跨静定梁的计算特点 为了避免解联立方程 ,计算多跨静定梁时 ,应遵守以下原则 : 先计算附属部分后计算基本部分。 将附属部分的支座反力反向指向， 作用在基本部分上， 把多跨梁拆成多个单跨梁，依次解决。将单跨梁的内力图连在一起，就是多跨梁的内力图。 弯矩图和剪力图的画法同单跨梁相同。1、力法和位移法既能用于求超静定结构的内力，又能用于求静定结构的内力。 （ 错误2、静定结构在非荷载外因（支座移动、

3、温度改变、制造误差）作用下，不产生内力，但产 生位移。 正确3、图示结构 ，去掉其中任意两根支座链杆后余下部分都可作为力法计算的基本体系。图 错误4、体系几何组成分析中， 链杆都能看作刚片， 刚片有时能看作链杆， 有时不能看作链杆。 错 误5、体系的多余约束对体系的计算自由度、 自由度及受力状态都没有影响， 故称多余约束。 错 误6、不受外力作用的任何结构，内力一定为零。 （错误7、引起结构变形的因素只有三种：荷载作用、温度改变和支座位移。（错误8、虚位移原理中的虚功方程等价于静力平衡方程，虚力原理中虚功方程等价于变形协调方 程。 （ 正确1图示结构，A截面转角方向是图(A :等于0B :顺时

4、针C:逆时针D :不能确定答案：B2、图示两结构相同的是A :剪力B :轴力C: C点竖向位移D :弯矩答案：D3、图所示体系的几何组成为(A :几何不变，无多余约束;20kH20kXB :几何不变，有多余约束;C:瞬变体系；D :常变体系。答案：B4、图示对称结构，力法求解时，未知量最少为A : 12B : 8C： 4D : 2答案：D综合题1、试写出用力法计算图1所示结构的典型方程（采用右图所示基本体系），并求出方程中的全部系数和自由项（不求解方程）。已知各杆EI =常数。2l/31/3 1 解：力法典型方程2、用力法解图2所示超静定结构，作M图。图2填充题（将答案写在空格内）1、图1所示

5、桁架C杆的轴力FncFpF图2图1AFBJCI6、图6所示拱结构拉杆DE的轴力为-F/4O2、使图2所示悬臂梁B点的竖向位移 bv 0的F =顺时针3、利用位移法判断图3结构中结点A的转角a的转向为4、图4所示桁架1杆的轴力F-FO图52 m2 mlm5、若以图5所示图取作虚拟静力状态， 求结构位移时，则所求的位移是 AB第二次作业1、图1所示体系为无多余约束的几何可变体系。2、图2所示结构，去掉其中任意两根支座链杆后余下部分都可作为力法计算的基本体 系。 （错）3、 图3（ a所示超静定梁的变形与图3 （b）所示静定梁的变形相同。（错）4、静定结构在非荷载外因（支座移动、温度改变、制造误差）

6、作用下，不产生内力，但产生位移。（正确）5、 力法和位移法既能用于求超静定结构的内力，又能用于求静定结构的内力。（错 ）6、 有多余约束的体系一定是几何不变体系。（错）7、 静定结构的内力与荷载有关，而与材料的性质、截面的形状及大小无关。（ 正确）8、力矩分配法中的分配系数、传递系数与外来因素（荷载、温度变化等）有关。（错） 第三次作业1、图1所示体系，去掉其中任意一根支座链杆后，剩下部分都是几何不变无多余约束 的体系。（错 ）2、 图2所示体系是一个静定结构。（错 ）3、 图3（ a）所示超静定梁 M图与图3 （b）所示静定梁 M图相同。（ 正确） 4 、位移法和力矩分配法只能用于求超静定结

7、构的内力，不能用于求静定结构的内力（ 错）5、有变形就有应力，有应力就有变形。（ 错 ）6 、结构只在荷载作用下的，力法典型方程中的系数与自由项，有的与结构的刚度有关，有 的与结构的刚度无关。（错 ）7、 增加各杆刚度，则结构的结点位移就一定减少。（ 错 ）8、 有变形就有应力，有应力就有变形。（错）1、图4所示体系的几何组成是（ A ）A :无多余约束的几何不变体系B :几何可变体系C:有多余约束的几何不变体系图4D :瞬变体系2、图5所示梁受外力偶作用，其正确的弯矩图形状应为(A: A B: B C: CD: D3、图6所示结构，B截面转角方向是(A :顺时针 B :逆时针 C :等于4、

8、图7中图A图所示结构均可作为图构，使得力法计算最为简便的基本结构是.D :不能确血7 (a)所示结r.卜 -图6疋构的力法基本结(C )C.D.乜丄丄丄hr-r1第四次作业1、答：根据力法的基本原理和思路，用力法计算超静定结构的步骤可归纳如下:1. 选择基本体系确定超静定结构的次数，去掉多余约束，并用相应的约束反力来代替。2. 建立力法方程利用基本体系与原结构在相应约束处的变形条件，建力力法典型方程。3. 计算系数和自由项4. 求多余的未知力5作内力图然后画出内按静定结构，用平衡条件或叠加原理计算结构特殊截面的内力, 力图。2、答：力矩分配法的计算要点(1) 在刚结点上加上刚臂(想象)，使原结

9、构成为单跨超静定梁的组合体, 计算分配系数。（2）按各杆的分配系数求出各杆的近端（分配）弯矩即分配过程（3）将近端弯矩乘以传递系数得到远端（传递）弯矩。即传递过程201412秋结构力学第四次作业是非题1、图1所示体系，去掉其中任意一根支座链杆后，剩下部分都是几何不变无多余约束的体系。（错误）2、 图2所示体系是一个静定结构。（错误）3、 图3（a）所示超静定梁 M图与图3 （b）所示静定梁M图相同。（正确）4、有变形就有应力，有应力就有变形。（错误）5位移法和力矩分配法只能用于求超静定结构的内力，不能用于求静定结构的内力。（错误）6、 多跨静定梁的基本部分无荷载，则基本部分内力为0。（错误）7

10、、区段叠加法绘弯矩图是将端弯矩作用下的弯矩图形与简支梁在跨中荷载作用下的弯矩图（正确）（错误 ）形叠加（正确 ）8、静定结构满足平衡方程的内力解答是惟一正确的内力解答。9、没有内力就没有位移。10、图4所示结构各杆EI =常数，用位移法计算，其基本未知量数为2。（正确）图4（错误）图1图2图311、图5所示体系为无多余约束的几何可变体系。12、 图6所示结构，去掉其中任意两根支座链杆后余下部分都可作为力法计算的（错误）13、 图7（ a）所示超静定梁的变形与图7（ b）所示静定梁的变形相同。（ 错误）14、静定结构在非荷载外因（支座移动、温度改变、制造误差）作用下，不产生内力，但 产生位移。

11、（正确）15、 力法和位移法既能用于求超静定结构的内力，又能用于求静定结构的内力。（错 误）16、 力法方程的物理意义是表示变形条件。（正确）17、两杆相交的刚结点，其杆端弯矩一定是等值同侧 （即两杆端弯矩代数和为零）。（错误）18、在任意荷载下，仅用静力平衡方程即可确定全部反力和内力的体系是几何不变体系。（ 错 误）19、 任何三铰拱的合理拱轴都是二次抛物线。（ 错20、一个简单铰相当于 1个约束。 误）图5图7(2)图 2 所示结构，M de M dc 0, Fqde Fqdc。(“)。（3）静定结构的内力与荷载有关，而与材料的性质、截面的形状及大小无关。（V ）。（4 位移法方程的主系数

12、可能0或 0。（ X ）。5）用力法计算超静定结构时，其基本未知量是未知结点位移。（X ）。，因而可以用作工程结构。1、几何瞬变体系产生的运动非常微小并很快就转变成几何不变体系2、图1示桁架有9根零杆（V ）图2a3、 图2所示桁架各杆 EA相同，由于荷载 P是反对称性质的，故结点 B的竖向位移等于零。（X ）4、 按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。（V）5、力矩分配法中的分配系数、传递系数与外来因素（荷载、温度变化等）有关。（X ）1、在任意荷载下，仅用静力平衡方程即可确定全部反力和内力的体系是几何不变体系。（V）2、图1所示结构B支座反力等于P/2图1图23、 图2所示桁架各杆 E

13、A相同，结点A和结点B的竖向位移均为零。（V ）4、 力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。（X ）5、 位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。（X1、 图1所示体系为无多余约束的几何可变体系。（错误）2、 图2所示结构，去掉其中任意两根支座链杆后余下部分都可作为力法计算的基本体系。（错误3、 图3（a）所示超静定梁的变形与图3 （b）所示静定梁的变形相同。（错误）4、静定结构在非荷载外因（支座移动、温度改变、制造误差）作用下，不产生内力，但产生位移。（正确）剩下部分都是几何不变无多余约束的体系（错）- I L 曰U I ! I I 1填充题：1、图8所示桁架C杆的轴力Fnc

14、Fpaa7CaBF图105、 力法和位移法既能用于求超静定结构的内力，又能用于求静定结构的内力。（错误）6、 有多余约束的体系一定是几何不变体系。（错误）7、静定结构的内力与荷载有关，而与材料的性质、截面的形状及大小无关。（正确）8、 力矩分配法中的分配系数、传递系数与外来因素（荷载、温度变化等）有关。（错误）5、有变形就有应力，有应力就有变形。（错误）4、位移法和力矩分配法只能用于求超静定结构的内力，不能用于求静定结构的内力。（错误）3、图3 （a）所示超静定梁M图与图3 （b）所示静定梁M图相同。正确 2、图2所示体系是一个静定结构。（错误 ）1、图1所示体系，去掉其中任意一根支座链杆后,

15、2、使图9所示悬臂梁B点的竖向位移3、力法方程的实质是4、利用位移法判断图变形连续条件位移法方程的实质平衡方程10结构中结点 A的转角 A的转向为顺时针1、图8所示桁架1杆的轴力Fni-F图图92、若以图9O所示图取作虚拟静力状态，求结构位移2m2 m:1m时，则所求的位移是 AB3、 力矩分配法中，传递系数表示当杆件近端有转角时，远端弯 与近端弯矩的比值，它与杆件远端的支座约束有关。4、 图10所示拱结构拉杆 DE的轴力为 -F/4。1、图5所示结构的超静定次数是6次；用力法计算时基本未知量的数目有6 个；用位移法计算时基本未知量的数目_4个。图62 、图6所示桁架c杆的轴力Fz 。1、 图

16、4所示结构的超静定次数是 _5次；用力法计算时基本未知量的数目有5_个；用位移法计算时基本 未知量的数目_7_个。2、 拱型结构受力的主要特点是在坚向荷载作用下有水平推力 产生(1 )图3所示计算简图是：(A )(A) 为无多余约束的几何不变体系。(B) 为无多余约束的几何可变体系。(C) 为有多余约束的几何不变体系。(D) 为有多余约束的几何可变体系。结构多余约束数为0,自由度数为0。结构多余约束数为0,自由度数为1。结构多余约束数为1 ,自由度数为0。结构多余约束数为0,自由度数为1。(2)图4所示梁，弯矩Mba,剪力Fqcb是：(C )(A) Mba40kN m,下侧受拉FQCB40kN

17、(B)M ba40kNm,上侧受拉fQCB40kN。(C) Mba40kN m,上侧受拉FQCB0kN。(D)M ba42kNm,下侧受拉fQCB40kN。(D超静定次数是超静定次数是1、未知结点位移数是1、未知结点位移数是(3)图5所示结构的超静定次数、未知结点位移数是：(A)超静定次数是0、未知结点位移数是0。 (B)(C)超静定次数是1、未知结点位移数是1。( D)(4)图6所示结构，分配系数BC疋:A"o.5EI 4jti4exlrr12 13(D)BA 3, BC1图4所示结构杆1的轴力(以拉为正)C .2qa 12图5所示结构有多少根零杆(C53、图示结构，A截面转角方向

18、是(等于0B、顺时针C、逆时针)D、不能确定4、图7两结构相同的是(弯矩 B、剪力力法的基本未知量是(C、轴力D )D、 C点竖向位移独立的结点位移6I，肚驻和|費屮科1、在力矩分配法中，分配系数 AB表示：（CA结点A有单位转角时，在AB杆A端产生的力矩；B结点A转动时，在AB杆A端产生的力矩；C结点A上作用单位外力偶时，在AB杆A端产生的力矩；D结点A上作用夕卜力偶时，在AB杆A端产生的力矩。2、 用图乘法求位移的必要条件之一是：（B）A、单位荷载下的弯矩图为一直线；B 、结构可分为等截面直杆段；C所有杆件EI为常数且相同；D、结构必须是静定的。3、 图3所示两结构及其受载状态，它们的内力

19、符合：（B ）A、弯矩相同，剪力不同；B弯矩相同，轴力不同；C弯矩不同，剪力相同； D弯矩不同，轴力不同4、对图4所示的AB段，采用叠加法作弯矩图是:(A )4、位移法中，将铰接端的角位移、滑动支承端的线位移作为基本未知量：（C ）A、绝对不可； B必须； G可以，但不必； D 定条件下可以。1、 三个刚片用三个铰两两相互联结而成的体系是：（D ）A、几何不变；B几何常变；C、几何瞬变；D、几何不变几何常变或几何瞬变。2、 用图乘法求位移的必要条件之一是：（B ）A、单位荷载下的弯矩图为一直线；B、结构可分为等截面直杆段；C、所有杆件EI为常数且相同；D、结构必须是静定的。3、 求图3所示梁铰

20、G左侧截面的转角时，其虚拟状态应取：（G ）M=图3图4A、可以；B、在一定条件下可以；C、不可以；D在一定条件下不可以。1、力法的基本未知量是（D）A :支座反力B :杆端弯矩C :独立的结点位移D:多余未知力4、图7中图A图所示结构均可作为图7 便的基本结构是（C ） A: A B: B图7CD:D（a）所示结构的力法基本结构，使得力法计算最为简C:1 Z X二1、图4所示体系的几何组成是（A ）A:无多余约束的几何不变体系B:几何可变体系C:有多余约束的几何不变体系D：瞬变体系B.5.图43、图6所示结构，B截面转角方向是（A :顺时针 B :逆时针 C :等于0B）D:不能确定2、图5

21、所示梁受外力偶作用，其正确的弯矩图形状应为（itnnrDlx3 C faD*X *fh 511川HIffl 2图J'四、对图7所示平面体系进行几何组成分析：（要求写出分析过程，否则不给，本题 10分） 该体系的几何组成分析用二元体规则 从基础开始用两根链杆铰链连接得到1点从1扩大的基础和左下基础用两根链杆铰链连接得到2点在扩大的基础上按二兀体规 在按二元体规则到4 最后到5。故该体系为无多余约束几何则连接到3 扩大的基础如图 不变体系5o四、对图5所示平面体系进行几何组成分析：（要求写出分析过程，否则不给，本题 10分）答：分析：如图杆14和大地形成整体，称为刚片I,杆 25和刚片I之

22、间通过铰2和链杆45 形成整体，称为刚片U,杆 35和链杆3组成了二元体，在刚片U上加上一个二元体，仍为几何不 变体系。所以该结构为几何不变无多余约束体系。论述题：试写出用力法计算图11所示结构的典型方程（采用右图所示基本体系），并求出方程中的全部系数和自由项（不求解方程）。已知各杆EI =常数。11X112X21P021 X122X22P02121 “2 1l2 c ll1110.50.5EI233 2332EI113l22l 1.51 -12 21 0EI24EI11 lFpl21Fpl21PEI2 333254 EI解：力法典型方程图11丄 1 l_ FPEI 2 331.52FP|227EI五、计算题:答案:1、求图8所示示刚架横梁中 D点的竖向位移。DV65qa424EIaJl=常数。（10分）2、用力法计算图9所示结构,并作M图。El =常数。（16分）EI2ql /42ql /46 Ml4f-X 2 =0X iql 2/2l l/ 2 l/ 2图6 答本体系X 1ql 2/2rM 图qf