结构力学求解器用法讲义三

结构力学求解器1结构力学求解器(SMSolverforWindows)是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软(课)件，其求解内容包括了二维平面结构(体系)的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答。一、版本区别目前有两个版本：学生版和专业版。学生版(V1.5)解题规模有如下限制：几何组成、静力分析、影响线、截面法等问题最多80个单元；自由振动、弹性稳定和极限分析最多40个单元。专业版解题规模无此限制，只受机器的内外存空间大小的限制。2二、程序功能平面体系的几何组成分析，对于可变体系可静态或动画显示机构模态；平面静定结构和超静定结构的内力计算和位移计算，并绘制内力图和位移图；平面结构的自由振动和弹性稳定分析，计算前若干阶频率和屈曲荷载，并静态或动画显示各阶振型和失稳模态；平面结构的极限分析，求解极限荷载，并可静态或动画显示单向机构运动模态；平面结构的影响线分析，并绘制影响线图。⒈自动求解功能3⒉智能求解功能平面体系的几何构造分析：按两刚片或三刚片法则求解，给出求解步骤；平面桁架的截面法：找出使指定杆成为截面单杆的所有截面；平面静定组合结构的求解：按三种模式以文字形式或图文形式给出求解步骤。⒊其它辅助功能强大的命令文档编辑及文件读写功能；二维结构的图形显示；分析求解结果的数值显示、图形显示和动画显示。4三、预装题目子目录Prob2下含有《结构力学教程》(龙驭球、包世华主编，高等教育出版社出版，1988)一书中各章节中绝大多数习题题目，分别在子目录chp1,chp2,...之中。预装题目可以作为输入示范，同时可免除学生和教师大量的输入工作。四、装机运行⒈将软件安装到硬盘上在Win95/98环境运行光盘上的SMSetup.exe。然后按提示操作即可完成装机。⒉启动运行5双击桌面上的SMSolver图标，再单击程序的封面，便可使用求解器了。五、V1.5版的新增功能⒈安装完善了安装程序,对于Win95/98可以自动在桌面上安装图标。⒉求解功能组合结构：智能求解模式增添了平面“静定组合结构”的求解，按三种模式(所有杆件内力、作弯矩图需要的内力、指定杆件的内力)以文本或图文形式给出解题步骤。四精度求解：可选用四精度实型数(约28位)求解，结果更精确、可更好地模拟无穷大刚度。6几何构造检验：v1.0版中求解时先进行几何构造检验，此版本中可设为否，以提高求解速度。求解速度提高：求解速度提高3-4倍，一个10跨20层的刚架的基频和相应的振型计算(学生版不行)，达到0.1%的精度，在PII333上只用0.5秒。求解规模加倍：求解问题对单元数的限制比v1.0版放松了一倍。⒊修改功能中文关键词：为了方便对输入命令的修改，添加了中文关键词选项(“查看”菜单下)，并将其设为默认方式，即用对话框输入的命令默认为中文关键词。7

“修改”工具钮：将光标置于要查看或修改的命令行，单击“修改”工具钮，即可返回到输入该命令的对话框，重现各个参数值。若不修改，单击“关闭”；若有修改，单击“应用”即可。注：这两个功能极大地方便了对命令的修改，几乎没有必要再去记命令格式。⒋显示功能定制编码：可在结点码和单元码的位置显示用户定制的文本。尺寸线：用户可以在指定位置(按整体坐标)进行水平、竖直和任意斜方向的尺寸线的标注。标注文本的字体风格和大小均可调。8加文本：用户可以通过输入命令在观览器的指定位置(按整体坐标)显示文本，字体风格和大小可调。⒌显示改进隔离体：截面法的隔离体的显示更加突出醒目，增强可视化效果。支座位移：可以显示支座位移，并可以调整位移幅值(按“加大幅值”或“减小幅值”按钮)。弹簧支承：线位移的弹簧支承可以显示了。刚性单元：刚度无穷大单元可以加粗显示，线条粗细可调。内力图：内力图显示作了改进，如：若内力在一个单元上为常数，则将其值标在中间；轴力图用两种颜色区分拉力和压力。9温度标注：对于温度改变，在杆件两侧标注出温度值。设置选项：在观览器中“设置”菜单下，单击“选项”打开“设置选项”对话框，其中有多种显示选项，如标注字体大小、变形曲线的粗细和直线段数等。六、符号约定整体坐标：(x,y)，其中的转角或弯矩以x向y转为正；局部坐标：x从单元的端点1指向端点2；y坐标从x坐标按右手准则转90度获得；所有与位移有关的量均按整体坐标(x,y)输入和给出；结点荷载方向按整体坐标定义，与整体坐标同向为正；单元荷载方向按局部坐标定义，其正方向为局部坐标的反方向；10弯矩图画在杆件受拉一边，局部坐标y轴的反方向取为正号；剪力正方向同局部坐标y轴正方向；轴力受拉为正；角度按度取值；七、求解器的使用⒈编辑器的菜单结构及使用(数据文件的编辑及求解)⒉观览器的菜单结构及使用(二维结构的图形显示)11⒊编辑器的常用按钮及相应功能新建：新建一个空文档。打开：打开一个已有的文档，SMSolver显示“打开”对话框，在其中可以打开所要文件。保存：以当前文件名保存活动文档。如果文档未命名，将显示“另存为”对话框。修改：调用对话框以修改当前光标所在的命令行。剪切：从文档中删除选定的正文，并将其存到剪贴板上。复制：复制所选正文并存到剪贴板上。粘贴：把剪贴板内容插入在插入点处。12复原：取消上一次所做的编辑。观览器：显示结构图观览器。前一问题：显示文档中当前问题前面的一个问题。下一问题：显示文档中当前问题后面的一个问题。⒋观览器的常用按钮及相应功能缩放比例选择框：通过选择不同的显示比例，用户可将整个图形按比例地放大或缩小。缺省的缩放比例是100%，此时整个图形刚好充满观览器。光标位置显示框：当鼠标停留在观览器的图形显示区域中时，此框显示出当前鼠标位置的在整体坐标系中的坐标值(左边是x坐标，右边是y坐标)。通过移动鼠标，用户可以不必查询编辑器中的命令文本而直接得到各结点的坐标值。13加大幅值：增加内力图或位移图等的显示幅度，而结构图大小和外观不变。减小幅值：减小内力图或位移图等的显示幅度，而结构图大小和外观不变。单步显示：观览器一次只读取编辑器中活动文档的一条命令，并相应地加以显示。 单步显示钮按下后，工具栏的最右方将出现一个“停止单步显示”按钮，可用于中断单步显示。连续显示：观览器的缺省状态，此时观览器随时根据编辑器中的活动文档的命令行绘出最新的图形。暂停显示：此时观览器被“冻结”，不再对编辑器中活动文档的命令改变发生反应。停止单步显示：用于中断单步显示。14⒌定义问题有关参数的步骤①问题定义：确定新问题开始，输入新问题标题，通过对话框选择方式也可以结束当前问题；②变量定义：对某些常用的数值、表达式，可直接将其定义为变量，以方便输入和以后修改；③结点定义：结点的生成有三种方式，即结点定义、结点生成和结点填充；④单元生成：单元的生成有两种方式，即单元定义和单元生成；⑤位移约束：提供结构的位移约束条件；⑥荷载条件：提供结构的荷载状况；⑦材料性质：输入单元的刚度值和极限弯矩值等；15⑧温度改变：若单元有温度变化，输入温度荷载；⑨其它参数：求解下列四种情况时需要。

自振频率：求解自由振动时需要；

临界荷载：求解弹性稳定时需要；

极限荷载：求解极限荷载时需要；

影响线：求解影响线时需要。⒍问题的求解在“求解”菜单中选择几何组成、内力计算或位移计算等命令，可进行分析计算；在“求解”菜单中选择截面法、几何构造或组合结构命令，可给出按这三种方法进行求解的基本步骤；16若想观看结构图、内力图及变形图等，可在“查看”菜单中选择“观览器”命令进行查看。⒎求解器用法举例以《结构力学教程》上册课后习题为例进行讲解：(1)第142页题3-8(d)；(2)第148页题3-20(a)；(3)第229页题5-4。Theend.Thankyou.Goodbye!17编辑器的“文件”菜单包括如下几项：新建、打开、关闭、保存、另存为、打印、退出、“退出”下方的文件名。编辑器的文件菜单和编辑菜单提供了各种常见的文件及编辑操作，这些菜单的使用方法和一般的Windows应用程序完全一样，这里就不详细介绍了。编辑器的“编辑”菜单包括如下几项：复原、剪切、复制、粘贴、删除、查找、查找下一个、全选、时间/日期。返回18返回编辑器的“查看”菜单包括如下几项：整个文档、单个问题、观览器、中文关键字、工具栏、状态栏、字体。允许用户检查和更改编辑器窗口当前所处的状态。整个文档：当整个文档被选中时，此命令名旁出现一个选中标记。且相应地在编辑器下方的状态栏上最左边显示出“整个文档”。此时活动文档窗中显示整个文档。单个问题：当某一个问题被选中时，此命令名旁出现一个选中标记。且相应地在编辑器下方的状态栏上最左边显示出“问题：n”，n代表当前问题在整个文档中的序号。此时活动文档窗中显示的只是当前的单个问题，而其它问题则被隐藏起来。19观览器：此菜单可以控制观览器窗口的显现和隐藏，具体观览器的使用请参见下章“观览器使用介绍”。中文关键字：由对话框输入的命令行时，选择中文/英文关键字。默认选取中文关键字。返回工具栏：此命令用于显示或隐藏工具栏。工具栏包括了SMSolver中大多数的常用命令按钮，如打开、复制和打印等。当工具栏被显示时，此命令名旁出现一个选中标记。状态栏：显示设计文档的总行数、光标所在行数及列数等信息。字体：使用该命令，可控制编辑器窗体中字符的字体、字形、大小等字符格式。20编辑器吹的“命令”菜单纹包括如与下几项讨：问题定释义、变量艺定义、结点、单元、位移约西束、荷载条铲件、材料艺性质、温度改柔变、其它参荒数、尺寸线、文本、修改命惨令。返回命令菜衔单中各好个子菜倒单的作详用是通伏过对话测框选择晌的方式赤来向当群前文档画中添写检各种命票令，以眉输入各却种结构哄体系信奇息(结扫点定义导，单元歪定义，齿支座定痕义，荷屋载定义帖等)问题定尿义：由于荐一个文因档中可瞒同时存贡放几个拿问题，训使用该宣子菜单艰通过对尝话框选腹择的方鲜式既可孤以结束老当前问俗题，也窄可以开桌始一个油新问题旋。变量托定义：对测某些艘常用瞎的数懒值、悉表达育式，委可直胖接将唉其定蹦义为渴变量混，以笔方便锤输入弓和以三后的铸修改约。21结点：提供漂生成结叮点的三朵种方式蜻：结点扑定义，闸结点生声成和结渔点填充旋。单元：提供量生成单胆元的两衡种方式草：单元张定义和放单元生喂成。位移约腊束：提授供结蜜构的检位移列约束瓦条件喂。荷载条宿件：提供墙结构的愧荷载状唱况。材料性蔽质：输泽入单丙元的棉刚度氏值和滤极限甚弯矩途值等尼。温度改桶变：输杯入各共个单裂元的锐温度调荷载葬。其它参乱数：其下肾又有如厘下的4端个子菜庙单:自振频吩率：输落入求解裳自由振殖动时所艺需的控答制参数临界上荷载势；输蜘入求折解弹含性稳月定时勒所需死的控替制参银数极限冰荷载欢：输丘入求络解极肥限荷止载时怨所需鄙的控饥制参舅数影响线尘: 输魂入求解鉴影响线钢时所需氏的控制级参数返回22尺寸线：输趋入结协构图验中的克尺寸摸线标康注。文本：输破入结陪构图向中的湖文本景标注和。修改涂命令：调搏用对剥话框抽对当四前光娇标所职在的滔命令份行进宵行解导释，扭用户斯可通谁过改富变参垫数完革成对灾该行脚的修静改。返回23编辑器霜的“求解”菜单三包括如航下几项忧：路径附设置、几何食组成、内力遣计算、位移计亭算、位移内售力、自由垫振动、弹性德稳定、极限醋荷载、影响盾线、截面法、几何轻构造、组合净结构。求解荷菜单乘中几午乎每墨一个怨子菜酱单对淋应于炒一个香求解叙功能登，且蛛子菜初单彼喘此之猫间的形求解摘功能夏都是洁独立碰的(呢即不乓象在捐“命便令”蹲菜单呀中，役必须棉先由浸“结优点”级子菜构单输性入结字点，然才能普接着盏由“倾单元往”子塞菜单聚输入己单元迟)。路径眠设置：修首改计苹算程医序的潮外部茶路径朝，一接般取子默认顺值即索可。几何容组成：对所呢设计的顾体系进羽行几何我组成分要析，并决弹出显骡示分析低结果的迫对话框谜。返回24内力计呢算：对扬所输助入的子结构爱进行弯内力学计算胞，并吼弹出嫁显示亭内力席计算漫结果坑的对擦话框奸。位移鲁计算：对所箭设计的蜜结构进狮行位移凉计算，框并弹出愁显示位坑移计算绍结果的迟对话框毙。位移内移力：对所侄设计的勉结构既河进行内忽力计算醒又进行味位移计源算，并扩弹出两隆个对话框框，一饱个显示牲内力计区算结果若，另一赶个显示悬位移计育算结果熔。自由振顽动：对所羞设计的斥结构计乖算前若买干阶自拣振频率棒和振型就，弹出府显示计拾算结果革的对话机框，可咳动画显怕示各阶颜振型。弹性稳桌定：对宗所设惯计的伪结构厉计算卫临界召荷载至，弹壳出显乎示计米算结废果的惰对话阁框，阻并可毯显示该其失落稳模习态。返回25极限羞荷载：对秘所设篇计的钳结构供计算茂极限核荷载具，弹藏出显建示计辈算结倍果的扰对话卵框，市并可沉动画鹅显示甩相应似单向梳破坏指机构线。影响俱线：对择所设兰计的兴结构及进行劝影响联线计御算，吐并弹兆出显滔示计煤算结拳果的讲对话窜框。截面法：对所你设计的沟桁架结虫构进行邀“单杆锣截面”雄的搜寻某。几何晚构造：对稍所设仪计的雾体系影用两辅刚片筑或三游刚片镜法则膛进行击几何矿构造菜组成杆的分凝析。组合裙结构：对所充设计的惜静定组颜合结构功进行分康析，给北出最简菜的“单毕步求解厘”步骤任。返回26编辑骂器的桐“窗口”菜单爆包括如风下几项基：层叠、平铺、排列财图标、1，彩2，激3，蚕…，革9命互令。层叠：窗口阳安排成歌重叠方土式，保某持每个钩窗口的值标题栏搜均可见国，使您退能很容脊易选定逗其中任任何一个虚窗口。平铺：一唯个挨霜一个李地排住列窗菜口，梁每个语窗口登都可刘看见贷，没尚有重依叠部揪分。排列图图标：排旨列图奋标(迈缩小断的文旅档窗位口)跌以使阅它们颠整齐摄排列峰并且馅不重炭叠。1，2割，3，患…，9夹命令：要置使一科个打扶开的瓶文档险窗口锹变成钥活动静的，法从此仰列表追中选朝择它蚀的名违字。引所有料打开歌的窗骡口都傻列在觉表中遥，包裁括已席经缩突成图逝标的躬。返回27编辑预器的倘“帮助”菜常单包许括如买下几均项：目录、选择帮夺助主题、帮助保使用烦方法、关于SM梅S耳ol积ve悄r。目录：使照用该贴命令命，可皇以显麻示打膏开的印第一香幅帮池助屏同幕。目从此撕初始育屏幕谊上，镇您可颗以转疤到使掉用SM剧S惜ol龙ve于r的功计能介裳绍和专各种拒类型瘦的参亲考信亏息。选择帮草助主题： 单梅击您要悬查看的幕带下划叙线的主蛋题。或页按TA弱B键选棚定该展主题蠢，然肢后按咬输入言键。帮助坊使用桑方法：介逗绍帮静助系中统使蒙用方寺法。关于SM洗S乞ol焰ve甩r：使用该执命令，拦可以显耗示您使唱用的SM忆Sol滔ver的版求本号瘦、版足权声磁明以搭及可示得到撒的磁丘盘空眨间和帆内存港。返回28观览福器的咐“查看”菜般单包卵括如参下几纯项：总在最瞒前、连续显绍示、暂停纠显示、复制到嚷剪贴板、缩放、剪裁、缩放比盯率、颜色…、退出。总在坚最前：这个阻命令使兼得观览剪器的窗遣口不会衬被其他队窗口挡奶在后面途，总是情能在前老面显现虹出来。连续显酬示：根辱据设竟计文乌档，序一次肚性地承将当如前问眉题的棚整个挨结构默图形凝画出遍。单步显捕示：根据夜设计文感档，逐葱行(命衰令行)披显示当慈前问题宗的结构谢图形。芝单步显灿示钮按埋下后，烧工具栏世的最右善方将出礼现一个付“停止妄单步显叉示”钮获，可用镰于中断兰单步显腊示。暂停篇显示：暂醉时中窝断结熟构图稻形的薯显示韵。返回29复制到匠剪贴板：将观匪览器中愈图片复鹅制到剪梢贴板，扬下有两还个子菜哭单：点位图妇：将当轮前观览玻器中图章形以点谋位图形浙式按原寇大小复天制到剪票贴板上散。矢量涛图：伴将当花前观坟览器南中图平形以漏矢量显图形罚式复获制到贤剪贴具板上喂。下仰有四阿个子剧菜单勿：原始大勤小：剪汗贴板上拾的矢量须图大小另取默认弓值；3/棍4倍大慰小：言剪贴像板上抬的矢革量图纹大小桶取3阻/4诊倍默甩认值喜；1/孕2倍大小抢：剪贴仇板上的异矢量图示大小取奋1/2需倍默认叙值；1/拦4倍大小猛：剪贴头板上的倡矢量图大大小取塑1/4辽倍默认虏值；返回30缩放：改变胡观览器徒窗体大恰小时，悼自动按义比例放机大或缩帖小内力聚图形。剪裁：改出变观呈览器残窗体删大小库时，省内力黎图形志大小傍及位教置保填持不致变。缩放钻比率：根嫌据选夏定比摧率，琴放大央或缩鲜小内姓力图滚形。颜色弄…：使脱用“姨颜色哥”选紫项，猛可以婆改变SM躺Sol牛ver观览凭器中仰图形注中各户组成嚷元素典的颜颗色设划置。此时SM赵S扯ol脏ve抵r会出率现一呆个“桐调色喷板”苍对话煤框，否它可稠以允违许用垮户控光制各齿种图闯形元岛素(与包括匆背景蜻，结义点、哗单元锹、支烛座、将荷载庙、结秆点码裙、单栗元码弦、荷疑载值副、文投本、纽奉尺寸科线、墨单元锁刚度挣和极染限弯良矩等涛)在庭观览惧器中衰的显妈示颜仪色。返回31例如想疫将背景姐色改成吓白色的彩，可以悲首先在骡对话窗擦体的“母图形元智素选择系栏”中数选中“呼背景”裙元素，灿然后按驳下其中圣的“调寇色板”结按钮，乖此时弹眉出一个瞎标准的依“调色偏板”对稍话框，文选中白常色后，浙按下此汁对话框泪左下方缺的“确休定”按允钮后返耻回“调览色板”霸对话窗枝体，此贺时可在习“颜色肿效果预耍览区”酬观察其渡颜色效削果，如法果满意散，再按飞下该对巩话窗体它下方的毫“确定车”按钮直则可。退出：关闭斩图形观砌览器。返回32观览裤器的酬“标注”菜单启包括如迅下几项邮：全部女标注、单元凝长度、结点贼码、单元码、定制多结点周码、定制单面元码、抗拉刚壳度、抗弯宴刚度、抗剪讨刚度、极限荷弯矩、均布筹质量、荷载大困小、内力辰大小。全部负标注：当舌此命惩令被务选中售时(升其旁赶边出殿现一召个选烦中标秃记)观，所乎有的烧标注贯项(默除定意制编稿码外港)均样标注船出。若再吉次单弦击此纸菜单卵时，旺按默宇认情滩况标敏注出著结点融码、娘单元撕码和福内力境大小李。单元捆长度：当此丛命令被侄选中时脖(其前嗽面出现肤一个选乏中标记收)，在呆所有单顽元的边草上标注饲单元的叮长度。结点码：当傍此命码令被洞选中套时(昌其前餐面出完现一探个选张中标躺记)碌，标小注所站有结兵点的尤编码弟。返回33单元吉码：当此然命令被匹选中时龄(其前躬面出现潮一个选材中标记执)，标仗注所有挪单元的很编码。定制锋结点赏码：当此由命令被领选中时迹(其前滔面出现信一个选熔中标记寸)，可产以允许掘将指定反的结点脆以指定闷的编码拳标注。定制单州元码：当此咏命令被钉选中时翅(其前矩面出现报一个选寒中标记语)，可粱以允许盗将指定止的单元副以指定炮的编码悟标注。抗拉阴刚度：当祖此命略令被钻选中什时(天其前煤面出侵现一毛个选纱中标历记)泻，标咸注所忽有单住元的胖抗压市刚度牺值。抗弯刚撕度：当五此命质令被仆选中舌时(束其前抄面出浓现一济个选脖中标固记)肤，标漂注所您有单斧元的秆抗弯秆刚度羊值。抗剪刚霜度：当此泡命令被繁选中时拴(其前躬面出现颗一个选绿中标记位)，标求注所有仁单元的险抗剪刚横度值。返回34极限链弯矩：当酬此命后令被竿选中贺时(防其前围面出温现一摔个选武中标纸记)辈，标麦注所扛有单轰元的眼极限渣弯矩殃值。均布郑质量：当斜此命级令被毒选中芝时(虫其前费面出地现一拿个选星中标渣记)抹，标友注所浮有单旱元的舟均布精质量圾值。荷载悼大小：当此船命令被慨选中时状(其前唇面出现拴一个选配中标记靠)，标梯注所有往荷载的眠数值大丽小。内力己大小：当此杠命令被刷选中时双(其前显面出现旱一个选贝中标记棒)，标矿注所有柴单元的乓最大和赌最小内貌力值。返回35观览叹器的泪“显示”菜单苗包括如遣下几项怕：单元丝式方向、结点、单元、支座、荷载。单元方第向：当此己命令被虚选中时定(其前珍面出现杜一个选膨中标记侧)，在歉单元中册点处标拦出一个奴箭头用缴以显示毙单元的丸方向。唤(单元哑输入时急先后有咳两个结国点，单育元方向颂是指由酒第一个遍结点指袋向第二赔个结点男的方向弟)结点：当此忆命令被留选中时母(其前幅面出现鼻一个选瘦中标记燃)，显奖示体系制所有的涌结点。单元：当此钉命令被妖选中时灿(其前介面出现旺一个选馋中标记屈)，显家示体系离所有的姐单元。返回36支座：当此悠命令被贼选中时央(其前踪蝶面出现梁一个选尊中标记欲)，显廉示体系发所受的曾全部约财束。荷载：当撇此命卸令被叹选中帜时(条其前数面出招现一驱个选砖中标舅记)疑，显滔示体上系所戏受的疯全部扰荷载形。返回37观览器皆的“设置”菜藏单包倍括如景下几诊项：结点用编码临形式、显示丝式幅度阴设置、选项傅...鲜。结点林编码脊形式：用齐此命糕令可盐允许柔用户岸选择脑三种最不同是的结川点码罢的标伙注格非式。这三种邮编码形侄