结构力学题库第七章力法习题解答范文.doc
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1、7-3 作图示连续梁的弯矩图及剪力图。解:()选择基本结构,如(b)图所示。()画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图,如(c)、(d)图示。列力法方程如下:(3)求系数和自由项: (4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(e)图示。(6)切出AB、BC段,将弯矩以远端为中心从受拉边绕向受压边,剪力画成绕杆段的远端顺时针的正方向,内力、外力使各杆段平衡,受力如图(g)、(h)。以各杆段的平衡求各杆端剪力。AB段处于平面任意力系作用,但没有水平荷载,无轴力。 BC段处于平面力偶系作用而平衡,没有水平荷载,无轴力:。7-5 作图示刚架的的弯矩图、剪力图、轴力图。解:()选择基本
2、结例构,如(b)图示。()画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图,如(c)、(d)、(e)图示。列力法方程如下:(3)求系数和自由项: (4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(f)图示。杆端弯矩以绕远端顺时针为正。也可以规定刚架内部受拉为正。(6)根据最后弯矩值,求杆端剪力,作剪力图,如(g)图示。杆端弯矩以绕远端顺时针为正。由公式可知:(7)根据剪力图研究刚结点B、C,受力如图(h)所示。列平衡方程:B:C:轴力图如图(i)所示。7-6作图示刚架的内力图。解:()选择基本结例构,如(b)图示。()画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图,如(c)、(d)、(e)图示。列力
3、法方程如下:(3)求系数和自由项: (i)(4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(f)图示 (6)切出各杆段,让内力暴露成为外力,弯矩以远端为中心从受拉边绕向受压边,剪力画成绕杆段的远端顺时针的正方向,如图右上图(i)所示。以各杆段的平衡求各杆端剪力。剪力图如图(g)所示。(7)切出结点A、B,将剪力按实际的方向表示在结点上,正绕结点画成顺时针方向,负的绕结点画成逆时针方向。轴力画成沿外法线的正方向,由结点A、B的力的平衡求中杆段的轴力,其中AF、BD两段无轴向荷载,轴力为零,如图右上图(i)所示。轴力图如图(h)所示。7-8计算不等高排架,不计横梁的轴向变形,画出内力图
4、。解:()选择基本结例构,如(b)图示。()画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图,如(c)、(d)、(e)图示。根据切口两侧截面沿杆轴方向相对位移为零的条件,得力法典型方程式:(3)求系数和自由项: (4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(f)图示(6)以各立柱杆段的平衡求各杆端剪力。剪力图如图(g)所示。(7)由于外荷是水平荷载,而横梁的内力也是水平的,它们都不在立柱上引起轴力,只引起剪力。轴力图如图(h)所示。7-11求图示刚架温度改变时支座的反力。各杆EI为常数。解:()选择基本结构,如(b)图所示。()画基本结构的虚拟单位弯矩图,并把约束反力表达在图中,如(c)
5、图所示。列力法方程如下:(3)求系数和自由项: (4)求多余约束力故,B支座的反力为(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(d)图示。 (6)由最后弯矩图(d)图知立柱下端受一个逆时针转向的力偶。由于力偶只能用力偶来平衡,两约束处的反力要形成力偶:等值、反向、平行。7-14两端固定梁,左端固定梁发生转角,求杆端弯矩及杆端剪力(利用两种基本体系简支梁及悬臂梁)计算。解:方法一:()选择基本结构,如(b)图所示。()画基本结构的虚拟单位弯矩图,如(c)、(d)图示。静定的简支梁支座并没有发生位移,根据原结构实际上在x1方向上有转角位移条件,得力法典型方程式:(3)求系数和自由项: (4)求多余
6、约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(e)图示(6)根据画最后弯矩图,画出杆段的受力图。如(f)图示所示。由于力偶只能用力偶来平衡,两约束处的反力要形成力偶:等值、反向、平行。作剪力图如(f)图示所示。方法二:()选择基本结构,如(b2)图所示。()画基本结构的虚拟单位弯矩图,如(c2)、(d2)图示。静定的悬臂梁支座发生转角位移,根据原结构实际上在x1、x2、向上没有位移,得力法典型方程式:(3)求系数和自由项: (4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(e)图示(6)根据画最后弯矩图,画出杆段的受力图。如(f)图示所示。由于力偶只能用力偶来平衡,两约束处的反
7、力要形成力偶:等值、反向、平行。作剪力图如(f)图示所示。7-18利用等代结构计算图示结构,并绘制弯矩图。各杆的抗弯刚度为EI常数。解:(1)基本结构:原结构有二个对称轴,故取1/4结构如图(c)所示基本结构。()画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图,如(d)、(e)图示。列力法方程如下:列力法方程:(3)求系数和自由项: (4)求未知力:(5)由叠加法作1/4结构的弯矩图,如图 (g) 所示。将1/4结构的弯矩图根据对称性补全,成为原结构的弯矩图,如图(h)所示。7-24计算图示桁架。各杆的抗拉压刚度均为EA。解:()选择基本结例构,如(b)图示。()计算基本结构在的荷载、虚拟单位力分别作
8、用下的各杆的轴力。如(c)、(d)、(e)图示。根据切口两侧截面沿杆轴方向相对位移为零的条件,得力法典型方程式:(3)求系数和自由项:(4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如(f)图示7-25计算图示组合结构,绘制内力图。解:(1)此桁梁组合结构有一个内部多余联系,为一次超静定,将BC杆切开,代以相应的多余未知力,选择基本结例构,如(b)图示。(2)分别求基本结构在X1=1和荷载单独作用下各杆的内力,其轴力标于图(d) ,弯矩如图(c) 、 (e)所示。根据切口两侧截面沿杆轴方向相对位移为零,得力法典型方程:(3)求系数及自由项(4)求多余约束力(5)叠加法求最后弯矩值、画
9、最后弯矩图。如(e)图示 补充作业1:刚架的最后弯矩图如下图所示。立柱的刚度是横梁刚度的两倍。试检查弯矩图正确否。解:(1)校核是否满足力的平衡根据弯矩图求出各杆段的剪力,研究结点的力的平衡可求各杆段的轴力,如图(f)图;据此可绘出两刚结点及整个刚架的受力图,如图(d)图。校核两刚结点的力矩平衡。校核横梁的平衡显然,满足力的平衡条件(2)校核是否满足位移条件选取原结构的静定基本结构,并作出基本结构的弯矩图如图(e)所示。图乘可知显而易见,满足位移条件。补充作业2:利用可能简便的方法绘制下图结构的弯矩图。已知:柱高均为a,梁长2a,各杆EI=常量。解:(1)取基本结构。图(a)是5次超静定结构。
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