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3-1、武汉理工大学结构力学典型例题资料

来源:知库网
 第2章 平面体系的几何构造分析典型例题

1. 对图2.1a体系作几何组成分析。

图2.1

分析:图2.1a等效图2.1b(去掉二元体)。 对象:刚片Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;

联系:刚片Ⅰ、Ⅲ有虚铰A(杆、2);刚片Ⅱ、Ⅲ有虚铰C(无穷远)(杆6);

结论:三铰共线,几何瞬变体系。 2. 对图2.2a体系作几何组成分析。

图2.1

分析:去掉二元体(杆12、杆34和杆56图2.1b),等效图2.1c。 对象:刚片Ⅰ和Ⅱ; 联系:三杆:7、8和9;

1

3、4);刚片Ⅰ、Ⅱ有虚铰B(杆5、结论:三铰不共线,无多余约束的几何不变体系。

3. 对图2.3a体系作几何组成分析。

图2.3

分析:图2.3a

对象:刚片Ⅰ(三角形原则)和大地Ⅱ; 联系:铰A和杆1;

结论:无多余约束的几何不变体系。 对象:刚片Ⅲ(三角形原则)和大地Ⅱ; 联系:杆2、3和4;

结论:无多余约束的几何不变体系。

第3章 静定结构的受力分析典型题

1. 求图3.1结构的内力图。

2

图3.1

解(1)支座反力(单位:kN)

由整体平衡,得=100.= 66.67,=-66.67.

(2)内力(单位:kN.m制) 取AD为脱离体:

,,;

,,。

取结点D为脱离体:

,,

取BE为脱离体:

,,。

取结点E为脱离体:

3

,,

(3)内力图见图3.1b~d。

2. 判断图3.2a和b桁架中的零杆。

图3.2

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:图3.2a:

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.如图3.2c虚线所示。

图3.2b:考察结点D,为“K”型结点且无荷载作用,故零),有

,故杆件DE和DF必为零杆。

;对称结构对称荷载(A支座处的水平反力为

考察结点E和F,由于DE、DF已判断为零杆.故杆件AE、BF也是零杆。 整个结构共有四根零杆。如图3.2d虚线所示。

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3. 图3.3a三铰拱为抛物线型,轴线方程为,试求截面K的内力。

图3.3

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:

(↑)

5

(↑)

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)

第4章 静定结构的位移计算典型题

1.求图4.1a两跨静定梁的B左右截面的相对转角,各杆EI=常数。

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分析:

梁只需考虑弯曲变形的影响;先绘结构在实际荷载以及虚拟单位荷载作用下的弯矩图,再用图乘法计算位移。 解:(1)做M P和

图,见图4.1b~c。

(2)图乘法计算位移

(↙↘)

2. 求图4.2a结构点B的水平位移。EI 1=1.2×105kN·m2,EI 2=1.8×10 5kN·m2。

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图4.2

解:(1)做M P和图,见图4.2b~c。

(2)图乘法计算位移

(→)

3. 结构仅在ACB部分温度升高t度,并在D处作用外力偶M,试求图4-24a所示刚架A、B两点间水平向的相对线位移,已知各杆EI为常数,a为线膨胀系数,h为截面高度.

分析:

ACB为静定结构的附属部分,该部分温度变化时对基本部分无影响,只需考虑外荷载的影响。

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解:(1)做M P和图,见图4.2b~c。

(2)图乘法计算位移

(相对压缩)

第5章 力法典型题

1. 图6.1a结构,在固定支座A、B处同时顺时针方向转动单位位移后,得出的最后弯矩图(图6.2b),求铰支座C处的转角。EI=常数。

图6.1

解:(1)基本结构图6.1c (2)力法的方程

2. A端转动θA时的弯矩图见图6.2b,试校核该弯矩图的正确性。

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图6.2

分析:

本题易出错之处:求θc时漏了

,即支座转动引起的转角

解:(1)平衡校核:取结点B为隔离体

(2)变形校核:

C截面的转角作为检查对象,θc=0。 取图6.2c为基本结构

(3)弯矩图正确

3 图6.3a超静定桁架,CD杆由于制造误差使其实际长度比原设计长度缩短了λ=1cm。用力法计算由此引起的结构内力。已知各杆EA=2.7×105kN。

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图6.3

分析:

超静定桁架由于制造误差引起的内力分析问题。

力法典型方程的自由项属于由制造误差引起的静定桁架的位移。

解:(1)一次超静定,切开BC杆件代之以—对轴向力XI,得到图6.3b基本结构。

(2)X1=l单独作用下基本结构的内力图6.3b,基本结构在制造误差单独作用厂的内力为零。

(3)力法典型方程求解

第6章 位移法典型题

1. 图6.1a结构.BC杆刚度为无穷大。用位移法计算,并作弯矩图和剪力图。已知AB,CD杆的EI=常数。

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分析:

该结构是具有刚性杆的结构。由于刚性杆在结点B,C处均有水平约束,故只有—个竖向线位移Z1。 解:(1)结构的基本未知量为刚性杆BC的竖向位移Z1(图6.1b)。

(2)设i=,写出结构在Z1及荷载共同作用下的杆端弯矩和杆端剪力为

(3)取刚性杆BC为隔离体(6.1b)

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(4)解位移方程:

(5)将Z1回代,绘弯矩图剪力图(图6.1c、d):

2. 图6.2a结构,各杆EI=常数,不计轴向变形。试求杆件AD和BD的内力。

图6.2

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(6.2b)。

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。

弯矩图6.2b

杆件AD,BD和CD的弯矩均为零,故剪力也为零,只可能有轴力。

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图6.2c隔离体:

3. 用位移法计算图6.3刚架由于支座移动引起的内力。EI=常数。

图6.3

解:基本未知量为。基本体系及图(图6.3b~c)。系数和自由项为:

弯矩值的计算(弯矩图图6.3d)

8章 影响线典型题

1.对于图示体系,试求:

( 1 ) M E 、 Q E 的影响线(设 R C 向上为正);( 2 )在图示移动荷载作用下,利用 M E 、 Q E 的影响线,求

(正号最大值)和

(负号最小值)的荷载最不利位置,并计算其大小。设 P =

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30kN , q = 30kN/m ,并设均布荷载的长度可以任意选取 .

参考答案:

ME影响线(3分)

:将P布置在ME影响线的E点处,均布荷载q布置在EB段。(2分)

QE的影响线(3分)

=60KN

:将P布置在QE影响线的E点左侧处,均布荷载q布置在ED段。(2分)

=

-20KN

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2.对于图示体系,试求: ( 1 ) R C 、 Q CL 的影响线; ( 2 )在图示移动荷载作用下,利用 R C 、 Q CL 的影响线,求

(正号最大值)和

(负

负号最小值)的荷载最不利位置,并计算其大小。设 P = 30kN , q = 30kN/m ,并设均布荷载的长度可以任意选取 .

参考答案:

RC影响线(3分)

:将均布荷载布置在BC段,集中荷载布置在D点。(2分)

QCL的影响线(3分)

=90KN

:将均布荷载布置在BC段,集中荷载布置在D点。(2分)

=

60KN

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