结构力学第二章几何组成分析.李廉锟

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李廉锟《结构力学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解

李廉锟《结构力学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解

李廉锟《结构力学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解复习笔记【知识框架】节选自识库学习网,如需转载请注明出处【重点难点归纳】一、结构力学的研究对象和任务(见表1-1-1)★★表1-1-1结构力学的研究对象和任务二、荷载的分类(见表1-1-2)★★★荷载是指作用在结构上的主动力。

表1-1-2荷载的分类三、支座和结点的类型★★★★1支座支座是指把结构与基础联系起来的装置,见表1-1-3。

表1-1-3支座的类型2结点结点是指结构中杆件相互联结的位置,见表1-1-4。

表1-1-4结点的类型四、结构的分类★★★1按几何特征分类(见表1-1-5)表1-1-5结构按几何特征分类2按受力特性分类(见表1-1-6)考研真题汇编第1章绪论本章暂未编选名校考研真题。

【更多考研专业课真题可转识库学习网】第2章平面体系的机动分析一、填空题1在平面体系中,联结______的铰称为单铰,联结______的铰称为复铰。

[哈尔滨工业大学2007研]【答案】两个刚片;两个以上的刚片查看答案【解析】根据定义,单铰是指联结两个刚片的一个铰;复铰是指同时联结两个以上刚片的一个铰。

2如图2-1所示体系为有______个多余约束的______体系。

[国防科技大学2007研]图2-1【答案】0;几何不变查看答案【解析】几何组成分析:将AED和DCF分别看作两个刚片,BE和BF可以分别看作两根链杆,再将大地看作一个刚片,此体系可看作通过两个虚铰和一个实铰(三个铰不共线)联结的;根据三刚片规则,可判断出该体系为无多余约束的几何不变体系。

3如图2-2所示体系为有______个多余约束的______体系。

[国防科技大学2004研]图2-2【答案】5;瞬变查看答案【解析】几何组成分析,分析上部结构:将4个组合节点全部变成铰接点,则减少4个多余约束;分析剩余结构,易知该剩余部分为有1个多余约束的几何不变体系,故上部结构为有5个多余约束的几何不变体系。

力法李廉锟结构力学中南大学PPT课件

力法李廉锟结构力学中南大学PPT课件

§7-4 力法的典型方程
作剪力图的原则是, 截取每一杆为隔离体,由平衡条件便可求出剪力。
杆AC:
杆CB:
2M/5
C FSCA
3 M / 5 FS CB
C
2 M/5 C
FS BC
B
B
3M/5
A FSAC
M/ 5
M
A M/5
l/2
C
B
6M /5l
FS
A
l/ 2
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l
3M/ 5l
l
§7-4 力法的典型方程
3)框格法
一个封闭无铰框格
n3
m个封闭
无铰框格
n 3 5 15
第16页/共206页
§7-2 超静定次数的确定
若有铰
h — 单铰数,则
n 3m h
注意:
n 359 6
多少个封闭无铰框格?
第17页/共206页
§7-2 超静定次数的确定 三、计算示例
n6
拆除多余联系变成的静 定结构形式:
第18页/共206页
(6)去掉一个连接n个杆件的刚结点,等于拆掉3(n-1)个约束。
第13页/共206页
§7-2 超静定次数的确定
(7)只能拆掉原结构的多于约束,不能拆掉必要约束。 (8)只能在原结构中减少约束,不能增加新的约束。
注意:同一超静定结构可有不同的解除多余约束的方式,但解除约束的 个数是相同的, 解除约束后的体系必须是几何不变的。
(a)
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§7-4 力法的典型方程



代入(b)式, 得两次超静定的力法基本方程
(b) (c)
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结构力学答案 李廉锟

结构力学答案 李廉锟

第二章 作业参考答案习题2-3(b )(a )FAK解:先计算计算自由度:3(2)321(2303)0W m h r =−+=×−×+= 或者2()212(213)0W j b r =−+=×−+=这表明体系具有几何不变所需最少的联系数目。

此体系的支座链杆只有三根,且不完全平行也不交于一点,若体系为一刚片,则他与地基是按两刚片规则组成的,因此只需分析体系本身是不是一个几何不变的刚片即可。

去掉M 和C 两个二元体。

在b 图中,KFL 刚片、ABF 刚片和GEJ 刚片通过不共线的三个铰(Ⅰ,Ⅱ)、(Ⅱ,Ⅲ)和(Ⅰ,Ⅲ)两两连接,由三刚片规则可知,体系为几何不变体系,且无多余联系。

习题2-5解:先计算计算自由度:3(2)34(244)W m h r =−+=×−×+=0这表明体系具有几何不变所需最少的联系数目。

大地作为刚片Ⅰ,ACE 和BDF 分别作为刚片Ⅱ和Ⅲ,此三刚片用不共线的三个铰(Ⅰ,Ⅱ)(或者A )、(Ⅱ,Ⅲ)和(Ⅰ,Ⅲ)(或者B )两两连接,如上图,由三刚片规则可知,体系为几何不变体系,且无多余联系。

KNMFJA解:先计算计算自由度3(2)328(2200)4W m h r =−+=×−×+=>3 或者2()216(280)43W j b r =−+=×−+=>这表明体系具有几何可变的(常变)。

注:如果分不清是常变还是瞬变,可以直接写可变也行。

习题2-9解:先计算计算自由度:3(2)311(2153)W m h r =−+=×−×+=0 或者2()27(113)0W j b r =−+=×−+=这表明体系具有几何不变所需最少的联系数目。

此体系的支座链杆只有三根,且不完全平行也不交于一点,若体系为一刚片,则他与地基是按两刚片规则组成的,因此只需分析体系本身是不是一个几何不变的刚片即可。

李廉锟第四版《结构力学》第2章平面体系的机动分析习题+参考答案

李廉锟第四版《结构力学》第2章平面体系的机动分析习题+参考答案

《结构力学》李廉锟第四版第二章平面体系的机动分析习题2-1~2-17试对图示平面体系进行机动分析题2-1题2-2题2-3题2-4题2-5题2-6题2-7题2-8题2-9(a、b处非结点)题2-10(k处非结点)题2-11题2-12题2-13题2-14题2-15(k处非结点)题2-16题2-172-18、2-19添加最少数目的链杆和支承链杆,使体系成为几何不变,而且无多余约束。

题2-18题2-19《结构力学》李廉锟第四版第二章平面体系的机动分析参考答案题2-1说明:自上往下依次拆除二元体,或者自下往上依次添加二元体,故体系为有一个多余约束的几何不变体系(多余约束:中间的横杆或者也可以看成支座上多了一根水平杆)。

题2-2说明:如图所示取刚片1和刚片2,采用二刚片规则(两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联),为几何不变体系,而且没有多余联系。

刚片1由二元体组成,刚片2从大地向上组装二元体组成。

题2-3说明:先不考虑支座的三根链杆,考虑上部几何构造,去掉二元体简化分析,取如上图所示刚片1、刚片2和刚片3。

刚片1和刚片2通过一个实铰联结;刚片1和刚片3通过两根平行链杆联结,交于无穷远处;刚片2和刚片3通过两根平行链杆联结,交于无穷远处;三铰不共线,故上部无多余约束且几何不变。

最后上部与大地通过一个铰和一根不通过此铰的链杆相联,故整个体系为无多余约束的几何不变体系。

题2-4说明:如上图所示取刚片1、刚片2和刚片3,刚片1和刚片2交于铰12O ,刚片1和刚片3交于铰13O ,刚片2和刚片3交于铰23O ,三铰不共线,故原体系为无多余约束的几何不变体系。

题2-5说明:将大地等效成一根链杆,取如图所示刚片1和刚片2,显然两刚片通过三根链杆相联,且三根链杆既不相互平行也不相交于一点,故原体系为无多余约束的几何不变体系。

题2-6说明:先拆除二元体以简化分析,可知右部分为常变部分;左部分为有一个多余约束的几何不变体系,故体系为几何常变体系。

李廉锟结构力学2

李廉锟结构力学2

*§2—6三刚片体系中虚铰无穷远情况 1、无穷远点在同一直线——无穷远直线, (R=∞的圆,孤——直线) 2、平行线——∞处交于一点 (1)一铰无穷远(图2-22) (2)二铰无穷远(图2-23) (3)三铰无穷远(不同方向,图2-24) (图2-24a)瞬变; (图2-24b)等长——常变; (图2-24c) 等长但异侧联出——瞬变
m刚片 —— 3m个独立平衡方程, g刚结点,n铰 ,r链杆——(3g+ 2h+ r)个未知力
静定——几何不变,无多余约束。
W=0,3m = 3g+2h+r 平衡方程数=未知力数 → 解答唯一确定。
超静定——几何不变,有多余约束
W<0,3m < 3g+2h+r 平衡数<未知力数→仅有平衡条件解不能唯一确定
一铰无穷远
二铰无穷远
三铰无穷远:不等长、等长、等长但异侧联出 瞬变、常变、瞬变
§2—7几何构造与静定性的关系 静定结构——几何不变无多余约束, 反力、内力可以由平衡条件唯一确定。 超静定结构——几何不变有多余约束, 反力、内力不仅需平衡条件,且需考虑变形条件 计算自由度:W=3m-(3g+2h+r)
C
§2—3几何不变体系的简单组成规则
2.二元体规则 在一个刚片上增加一个二元体, 仍为几何不变体系,且无多余约束
二元体——不共线二链杆联结一个新结点
推广:增 ⁄ 减二元体,机动性质不变* 例
A 1 B 2 C
§2—3几何不变体系的简单组成规则
3.两刚片规则 两刚片用不共线—铰—链杆相联, 不交于一点,也不平行的三链杆相联 体系为几何不变,且无多余约束。 虚铰(瞬铰)——瞬时转动中心 (相对转动瞬心) 联结两个刚片的两根链杆 相当于在其交点的一个单铰 A 二刚片规则二种叙述相同 例

静定梁与静定刚架李廉锟结构力学图文PPT课件

静定梁与静定刚架李廉锟结构力学图文PPT课件
第27页/共70页
§3-1 单跨静定梁
4. 以单元为对象,对杆端取矩可以求得杆端剪力,在结构图 上利用微分关系作每单元的剪力图,从而得到结构剪力图。 需要指出的是,剪力图可画在杆轴的任意一侧,但必须标注 正负号。
以未知数个数不超过两个为原则,取结点由平衡求单元杆 端轴力,在结构图上利用微分关系作每单元的轴力图,作法 和剪力图一样,从而得到结构轴力图。 5. 综上所述,结构力学作内力图顺序为“先区段叠加作M 图, 再由M 图作FS 图,最后FS作FN图”。需要指出的是,这种作 内力图的顺序对于超静定结构也是适用的。
20 kN
AC
15 kN/m
32 kN m
B
D
E
G
2m 2m
4m
2m 2m
44 kN
36 kN
44 kN
24 kN
+
A
C
H D
E_
B
FS图
36 kN
DE段梁的弯矩最大截面就在剪力为零处,剪力为零的
截面H的位置可由比例求出,其值为 xH =1.6 m 。最大弯
矩 MH 为:
1
MH
44 (4 1.6) 20 (2 1.6) 151.6
A FxA =0
CD Ⅰ
FyA= 44 kN 2m 2m
15 kN/m Ⅱ
4m
32 kN m
EG
B
ⅢⅣ
FyB = 36 kN
2m 2m
3m
3m
计算梁上任一截面内力的规律如下:
梁上某一截面的2弯0 kN矩F数s1 值上等于该截面左侧(或右侧)所 有外力对该截面形心的力矩的代数和。
梁上某一截面的剪力数值上等于该截面左侧(或右侧)所 有外力在沿截面的切线方向投影的代数和。

第2章体系的几何组成分析李廉锟第4版

第2章体系的几何组成分析李廉锟第4版

§2-5 机动分析示例
例2-2 试对图(a)所示体系进行机动分析。
解:体系的支座链杆有三根, 只需分析体系本身即可。 如图(b)。
从左右两边按结点1,2,3… 的顺序拆去二元体,当拆到结 点6时,两链杆在一条直线上。
体系为瞬变体系。
§2-5 机动分析示例
例2-3 试分析图所示桁架的几何构造。 解:ADCF和BECG都是几何 不变的部分,可作为刚片, 地基作为一个刚片。
B
用满足要求三个约
C
G
束相联可去掉基础, 只分析上部。
B
E
抛开基础,只分析上部, 上部体系由左右两刚片用一铰和一链杆相连。 故:该体系为无多余约束 的几何不变体系。

例5、
抛开基础,分析上部,去掉二元
如图体示后,三剩刚下片两用个三刚个片不用共两线根的杆相 铰相连连故,:故该:体该系体为系有为一无个多自余由约度的 束的几何几不何变可体变系体系.
几何不变体系, 且无多余联系(三刚片规则) 刚片I和II用铰C相连, 刚片I和III相当于用虚铰O相连, 刚片II和III相当于用虚铰O’相连,
§2-5 机动分析示例
例2-4 试对图(a)所示体系进行机动分析。
解:地基作为刚片III, 三角形ABD和BCE作为 刚片I、II(图b)。
刚片I和II用铰B相连, 刚片I和III用铰A相连, 刚片II和III?
四 一点一刚片 两个
两链杆不共线
一种
几种常用的分析途径
1、去掉二元体,将体系化简单,然后再分析。
G
依次去掉二元体AB
CDEFG后剩下大地,
F
E
故该体系为几何不变
A 体系且无多余约束。
DC
B

第二章:平面体系的机动分析(结构力学 李廉锟 第五版 配套)

第二章:平面体系的机动分析(结构力学  李廉锟  第五版  配套)

y A' B' D Dy B Dx
x
A 0
自由度: 描述几何体系运动时,所需独立坐标的数目。 几何体系运动时,可以独立改变的坐标的数目。 几何可变体系自由度大于0 几何不变体系自由度等于0 平面内的点自由度为2 平面内的刚体自由度为3
联系(约束)
如果体系有了自由度,必须消除,消除的办法是增加约束。
W=3×7-(2×9)-3=0
平面杆件体系的自由度
若每个节点均为自由,则有2j个自由度,但连接节点的每根杆 件都起一个约束作用,则体系的计算自由度为
W=2j-b -r
j---刚片数; b---杆件数; r ---支座链杆数。
算例
j=4
b=4 r=3
j=8
b=12
r=4
W=2×4-4-3=1
W=2×8-12-4=0
在运动中改变位置。
虚铰特例 2杆平行等长,刚片位置改变,链杆仍平行但改变方 向,虚铰转到另一无穷远点(常变体系)
2杆平行不等长,刚片位置改变,链杆不再平行, 虚铰转到有限远点(瞬变体系)
基本组成规则
基本规则的应用
利用组成规律可以两种方式构造一般的结构:
(1)从基础出发构造
(2)从内部刚片出发构造
2.5 机动分析
1,3
.
.1,2
2,3
.
.
无多余约束的几何不变体系
几何瞬变体系
1,2
. .
1,3 2,3
. 2,3
几何瞬变体系
1,2 1,3
F
D C E
F
D C B E
A
A
B
F
D
C A
E
D
E
C

李廉锟《结构力学》(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解(平面体系的机动分析)

李廉锟《结构力学》(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解(平面体系的机动分析)

第2章 平面体系的机动分析2.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、体系1.几何不变体系几何不变体系是指在任意载荷作用时,若不考虑材料的变形,则其几何形状与位置均能 几何不变体系 平面体系的概述 常变体系几何可变体系 瞬变体系自由度 自由度定义自由度个数平面体系的计算自由度 联系的定义联系 联系的分类:链杆、单铰、复铰多余联系 一般体系 计算自由度 计算自由度的公式 铰结链杆体系 自由度与体系是否几何不变的关系 三刚片规则 几何不变体系的基本组成规则 二元体规则两刚片规则 瞬变体系 瞬变体系的定义 三刚片规则中,三个铰在同一直线上的体系 瞬变体系 几种常见的瞬变体系 二元体的两杆共线的体系两刚片规则中,三根链杆交于同一点,且互不平行两刚片规则中,三根链杆全平行无穷远点的性质三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况 一铰无穷远两铰无穷远三铰无穷远几何构造与静定性的关系 静定体系:体系几何不变且无多余联系超静定体系:体系几何不变,而且有多余联系 平面体系的机动分析保持不变的体系。

2.几何可变体系(1)定义几何可变体系是指在很小的荷载作用下,即使不考虑材料的变形,会发生机械运动而不能保持原有的几何形状或位置的体系。

(2)分类①常变体系;②瞬变体系。

二、平面体系的计算自由度1.自由度(1)自由度定义自由度是指体系运动时所具有的独立运动方式数目,也就是体系运动时可以独立变化的几何参数数目,或者说确定体系位置所需的独立坐标数目。

(2)自由度个数①平面内的一个点的自由度为2;②平面内的一个刚体的自由度为3;③机械中常用的机构是沿特定的一种轨迹运动,具有一个自由度;④几何不变体系不能发生任何运动,其自由度应等于零;⑤凡自由度大于零的体系都是几何可变体系。

2.联系(1)联系的定义联系是指限制运动的装置,也称为约束。

一个联系是指能减少一个自由度的装置。

(2)联系的分类①链杆一根链杆为一个联系。

②铰a.单铰单铰是指联结两个刚片的一个铰。

教案2 几何构造分析

教案2 几何构造分析

王飞教师结构力学Ι课程第2 讲(单元)教案设计第二章 结构的几何构造分析几何组成分析的目的有三:1、判别某一体系是否为几何不变,从而决定它能否作为结构。

2、区别静定结构、超静定结构,从而选定相应计算方法。

3、搞清结构各部分间的相互关系,以决定合理的计算顺序。

§2-1 基本概念2.1.1 几何不变体系和几何可变体系几何可变体系:体系的位置或形状是可以改变的(图2-1a)。

几何不变体系:体系的位置和形状是不能改变的(图2-1b)。

以上讨论的前提:不考虑材料的应变,几何角度分析运动的可能性。

(注:但在杆件变形很大,进入塑性状态时,我们需要考虑材料的变形产生的影响。

这时,几何不变体系可变成几何可变体系。

)一般结构都必须是几何不变体系,而不能采用几何可变体系(机构),这也是构造分析的目的之一。

2.1.2 运动自由度S平面内一个点有两个自由度 平面内一个刚体(刚片)有三个自由度图2-1a 图2-1b图2-2a图2-2b自由度S:体系运动时可以独立改变的坐标的数目。

完全确定物体空间位置所需独立坐标个数。

机构一般只有1个自由度,自由度大于零必为几何可变机构。

2.1.3 约束约束:减少体系自由度的装置。

S由3个减少到2个S由6个减少到4个S由6个减少到3个一个支杆相当于一个约束一个简单铰相当于两个约束一个简单刚结相当于三个约束思考:复铰、复刚结点的约束作用?2.1.4 多余约束和非多余约束多余约束:不能减少体系自由度的约束叫多余约束。

非多余约束:能够减少体系自由度的约束叫非多余约束。

注意:多余约束与非多余约束是相对的,多余约束一般不是唯一指定的。

链杆1或2能减少点A 的两个自由度,因此链杆1和2都是非多余约束。

链杆1、2和3共减少点A 的两个自由度,因此三根链杆中只有两根是非多余约束,图2-3a 图2-3b 图2-3c 图2-4a 图2-4b有一个是多余约束。

一个体系中有多个约束时,应当分清多余约束和非多余约束,只有非多余约束才对体系的自由度有影响。

结构力学第五版 李廉锟 第二章

结构力学第五版 李廉锟 第二章

A
1
B
2
C
第二章 平面体系的机动分析
几何不变体系——铰结三角形规则 (刚片——联系——条件) 1.三刚片规则 三刚片用不共线的三个铰两两相联 2.二元体规则 增 ⁄ 减二元体,机动性质不变* 3.两刚片规则 两刚片用不共线—铰—链杆相联, 不交于一点,也不平行的三链杆相联 ——体系为几何不变,且无多余约束。 ——实质为一条规则:三刚片规则 ——计算自由度w=0(体系本身w=3),无多余联系
第二章 平面体系的机动分析
四个规律只是相互之间变相,终归为三角形稳定性
第二章 平面体系的机动分析 §2-4 瞬变体系 特点:
从微小运动角度看,这是一 个可变体系; 微小运动后即成不变体系; 瞬变体系必存在多余约束。

第二章 平面体系的机动分析
瞬变体系——原为几何可变,经微小位移后即转化为 几何不变的体系。
第二章 平面体系的机动分析
C E
【习题4】分析图示链杆体系的几何组成。
A
B D F
无多余约束的几何不变体系。
【习题5】分析图示体系的几何组成。
A
B
C
D
无多余约束的几何不变体系。
第二章 平面体系的机动分析
【习题6】分析图示体系的几何组成。
D C
E D C E D C E
A
B
A
B
A
B
无多余约束的 几何不变体系。
第二章 平面体系的机动分析
四、瞬变体系的静力特性
理论上分析:瞬变体系只能发生很小 的变形; 实际情况: 变形一般不会很小。 ( 即使承受很小荷载,也可能产生很 大内力,体系可能发生破坏)
Fx A a b Fy C B h
F F

李廉锟《结构力学》笔记和课后习题(含考研真题)详解-第2章 平面体系的机动分析【圣才出品】

李廉锟《结构力学》笔记和课后习题(含考研真题)详解-第2章 平面体系的机动分析【圣才出品】

相当于三刚片规则。同理,两刚片规则中链杆仍然可以看作一个刚片。因此三个基本组成
规则实质上只是同一个规则。
5.何谓瞬变体系?为什么土木工程中要避免采用瞬变和接近瞬变的体系? 答:(1)瞬变体系的定义 瞬变体系是指经微小位移后由几何可变转化为几何不变的体系,瞬变体系是一种几何 可变体系。 (2)在土木工程的实际中,由于材料变形,瞬变体系一经受力即偏离原有位置,而 内力通常也很大,甚至可能导致体系的破坏。同时,瞬变体系的位移只是理论上为无穷小, 实际上在很小的荷载作用下也会产生很大的位移。因此,土木工程中要பைடு நூலகம்免采用瞬变和接
二、平面体系的计算自由度 ★★★★★ 1.自由度和约束(见表 2-1-2)
表 2-1-2 自由度和约束
2.平面体系的计算自由度(见表 2-1-3) 表 2-1-3 平面体系的计算自由度
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三、几何不变体系的基本组成规则(见表 2-1-4) ★★★★★ 表 2-1-4 几何不变体系的基本组成规则
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近瞬变的体系,以保证结构的安全和正常使用。
6.试小结机动分析的一般步骤和技巧。 答:(1)机动分析的一般步骤 ①一般先考察体系的计算自由度。如果 W>0,已表明体系是几何可变的;如果 W≤0,进一步做组成分析。 ②运用几何组成的基本规则做几何组成分析。 (2)机动分析的一般技巧 ①对于较复杂的体系,宜先把能直接观察出的几何不变部分当作刚片。 ②以地基或刚片为基础按二元体或两刚片规则逐步扩大刚片范围。 ③拆除二元体使体系的组成简化,以便进一步用基本的组成规则去分析它们。

李廉锟《结构力学》(上册)课后习题详解(1-4章)【圣才出品】

李廉锟《结构力学》(上册)课后习题详解(1-4章)【圣才出品】

第1章绪论复习思考题1.结构力学的研究对象和具体任务是什么?答:(1)结构力学的研究对象结构力学研究的主要对象是杆系结构。

(2)结构力学的具体任务①研究结构在荷载等因素作用下的内力和位移的计算。

在此基础上,即可利用后续相关专业课程知识进行结构设计或结构验算;②研究结构的稳定计算,以及动力荷载作用下结构的动力反应;③研究结构的组成规则和合理形式等问题。

2.什么是荷载?结构主要承受哪些荷载?如何区分静力荷载和动力荷载?答:(1)荷载的定义荷载是指作用在结构上的主动力。

(2)荷载的分类①按作用时间分为:恒载和活载。

②按荷载的作用位置是否变化分为:固定荷载和移动荷载。

③按荷载对结构所产生的动力效应大小分为:静力荷载和动力荷载。

(3)静力荷载和动力荷载的主要区别荷载是否使结构产生不可忽略的加速度,即是否可以略去惯性力的影响。

若可忽略加速度(惯性力),则为静荷载;若不可忽略加速度(惯性力),则为动荷载。

3.什么是结构的计算简图?如何确定结构的计算简图?答:(1)计算简图的定义结构的计算简图是指略去次要因素,用一个简化图形来代替实际结构的图形。

(2)确定计算简图的方法①杆件的简化,常以其轴线代表。

②支座和结点的简化。

③荷载的简化,常简化为集中荷载及线分布荷载。

④体系的简化,将空间结构简化为平面结构。

4.结构的计算简图中有哪些常用的支座和结点?答:结构的计算简图中常用的支座和结点分别有:(1)常用的支座:活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座。

(2)常用的结点:铰结点、刚结点、组合结点。

5.哪些结构属于杆系结构?它们有哪些受力特征?答:(1)杆系结构的定义杆系结构是指长度远大于其他两个尺度(即截面的高度和宽度)的杆件组成的结构。

杆系结构包括:梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。

(2)各种杆系结构的受力特征①梁。

梁是一种受弯杆件,其轴线通常为直线,当荷载垂直于梁轴线时,横截面上的内力只有弯矩和剪力,没有轴力。

李廉锟《结构力学》(第6版)章节题库-第一章至第三章【圣才出品】

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第2部分章节题库第1章绪论一、简答题1.什么是结构的计算简图?为什么要将实际结构简化为计算简图?答:(1)计算简图的定义在进行结构的力学分析时,常用一个简化的图形代替实际结构,这个简化的图形称为结构的计算简图。

(2)将实际结构简化为计算简图的原因因为结构的实际工作状况是非常复杂的,要严格按照实际情况进行力学分析是不可能的,也是不必要的。

因此,计算前要将实际结构进行简化,保留实际结构的主要受力和变形性能,略去次要因素便于计算,成为计算简图。

实际结构的分析是在结构的计算简图中进行的。

2.计算简图的选择原则是什么?答:计算简图的选择原则:(1)能反映结构的主要受力和变形性能。

必须从实际结构的材料、构造及连接方式出发,由它们对杆件可能提供的约束,来反映实际结构的主要受力和变形特征,使计算结果与实际结构情况足够接近。

(2)略去细节,便于计算。

略去实际结构的次要因素(次要连接和内力),尽量简化,便于计算。

3.为什么有些框架结点可简化为刚结点,而有些只能简化为铰结点?答:(1)有些框架结点可简化为刚结点的原因有些框架结点连接的各杆间无相对移动和转动,同时,结点能承受和传递力矩,故可简化为刚结点,例如钢筋混凝土现浇框架结点为整体浇注在一起。

(2)有些框架结点只能简化为铰结点有些框架结点限制彼此间的相对线位移,但对转动的抵抗能力较弱,常忽略对转动的限制作用,而视为可相互转动,故只能视为铰结点,例如厂房排架柱柱顶与屋架端结点。

二、分析计算题1.作出如图1-1所示的某实验室拱式屋架的计算简图。

图1-1解:拱式屋架的计算简图如图1-2所示。

图1-2拱式屋架的计算简图2.作出如图1-3所示的某公路钢筋混凝土桥的计算简图。

图1-3钢筋混凝土公路桥解:钢筋混凝土公路桥的计算简图如图1-4所示。

图1-4钢筋混凝土公路桥的计算简图第2章平面体系的机动分析一、填空题1.如图2-1所示体系计算自由度W为______,是______多余约束的几何______体系。

李廉锟《结构力学》(上册)配套题库【课后习题】(平面体系的机动分析)【圣才出品】

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第2章平面体系的机动分析复习思考题1.为什么计算自由度W≤0的体系不一定就是几何不变的?试举例说明。

答:因为W≤0只是体系为几何不变的必要条件并非充分条件。

一个体系尽管联系数目足够多甚至还有多余,但约束布置不当,体系便仍是几何可变的。

如图2-1所示。

图2-12.什么是刚片?什么是链杆?链杆能否作为刚片?刚片能否当作链杆?答:(1)刚片的定义刚片是指在平面体系中,由于不考虑材料的变形,可以看作刚体的一根杆件或已判明是几何不变的部分。

(2)链杆的定义链杆是指能使体系减少一个自由度的联结装置(约束)。

(3)链杆可以看作刚片。

一根链杆是几何不变的,在结构分析中可看做刚片。

(4)刚片不一定能看作链杆。

将刚片看作链杆后,结构可能无法保持几何不变。

3.何谓单铰、复铰、虚铰?体系中的任何两根链杆是否都相当于在其交点处的一个虚铰?答:(1)单铰、复铰、虚铰的定义分别是①单铰是指联结两个刚片的一个铰。

②复铰是指同时联结两个以上刚片的一个铰。

③虚铰是指联结两个刚片的两根链杆延长线的交点处的位置随链杆的转动而改变的铰。

(2)体系中不是任何两根链杆都相当于在其交点处的一个虚铰。

因为虚铰的位置随链杆的转动而改变,一般的实铰则没有这个特征,所以不是任何两根链杆都相当于虚铰。

4.试述几何不变体系的三个基本组成规则,为什么说它们实质上只是同一个规则?答:(1)几何不变体系的三个基本组成规则①三刚片规则三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联,组成的体系是几何不变的,而且没有多余联系。

②二元体规则在一个刚片上增加一个二元体,仍为几何不变体系,而且没有多余联系。

③两刚片规则两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联或两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相联,为几何不变体系,而且没有多余联系。

(2)基本组成规则都可以看作三刚片规则因为链杆可以看作刚片,例如二元体规则中,二元体的两根链杆均可以看作刚片,即相当于三刚片规则。

同理,两刚片规则中链杆仍然可以看作一个刚片。

结构力学答案 李廉锟

结构力学答案 李廉锟

第二章 作业参考答案习题2-3(b )(a )FAK解:先计算计算自由度:3(2)321(2303)0W m h r =−+=×−×+= 或者2()212(213)0W j b r =−+=×−+=这表明体系具有几何不变所需最少的联系数目。

此体系的支座链杆只有三根,且不完全平行也不交于一点,若体系为一刚片,则他与地基是按两刚片规则组成的,因此只需分析体系本身是不是一个几何不变的刚片即可。

去掉M 和C 两个二元体。

在b 图中,KFL 刚片、ABF 刚片和GEJ 刚片通过不共线的三个铰(Ⅰ,Ⅱ)、(Ⅱ,Ⅲ)和(Ⅰ,Ⅲ)两两连接,由三刚片规则可知,体系为几何不变体系,且无多余联系。

习题2-5解:先计算计算自由度:3(2)34(244)W m h r =−+=×−×+=0这表明体系具有几何不变所需最少的联系数目。

大地作为刚片Ⅰ,ACE 和BDF 分别作为刚片Ⅱ和Ⅲ,此三刚片用不共线的三个铰(Ⅰ,Ⅱ)(或者A )、(Ⅱ,Ⅲ)和(Ⅰ,Ⅲ)(或者B )两两连接,如上图,由三刚片规则可知,体系为几何不变体系,且无多余联系。

KNMFJA解:先计算计算自由度3(2)328(2200)4W m h r =−+=×−×+=>3 或者2()216(280)43W j b r =−+=×−+=>这表明体系具有几何可变的(常变)。

注:如果分不清是常变还是瞬变,可以直接写可变也行。

习题2-9解:先计算计算自由度:3(2)311(2153)W m h r =−+=×−×+=0 或者2()27(113)0W j b r =−+=×−+=这表明体系具有几何不变所需最少的联系数目。

此体系的支座链杆只有三根,且不完全平行也不交于一点,若体系为一刚片,则他与地基是按两刚片规则组成的,因此只需分析体系本身是不是一个几何不变的刚片即可。

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geometrically stable system
结构
Under the action of any loads, the system still maintain its shape and remains its location if the deformations of the members are neglected.
F
E
2 rigid bodies, connected by 3 links, which are nonparallel and nonconcurrent cross the hinge, form an internally stable system with no redundant restraints. 。
Degrees of freedom of a system are the numbers of independent movements or coordinates which are required to locate the system fully.
for a point in plane n=2
C
structure formed by Attaching of binary systems 减二元体简化分析
W=3 ×10-(2×14+3)=-1<0 W=2 ×6-13=-1<0
计算自由度 = 体系真实 的自由度 ?
W=2 ×6-12=0 W=3 ×9-(2×12+3)=0
缺少联系 几何可变
W=2 ×6-11=1 W=3 ×8-(2×10+3)=1
summary
W>0, 缺少足够联系,体系几何可变 Restraints are not enough, unstable。 W=0, 具备成为几何不变体系所要求的最少 联系数目has the minimum necessary numbers of restraints for stable system。
Three hinged arch
大地、AC、BC为刚片;A、B、C为单铰
无多余几何不变
binary system(二元体)--- 2 non-collinear links connected by a hinge
Binary system rule: The geometric construction property of a system will not change if a binary system is attached to or detached from the system。
2 rigid bodies, connected by 1 hinge and 1 link that does not cross the hinge, form an internally stable system with no redundant restraints.
二刚片规则: two-rigid-body rule:
Because the removal of any bar in the system will increase one degree of freedom, therefore all bars are necessary restraints
Restraints, removal of which doesn’t change the degrees of freedom, is named as redundant restraints .
W=2j-b
例1:Determine the numbers of degrees of freedom of the following system
AC CDB CE EF CF DF DG FG
1 3
3
1 G 2
有几个单铰?
W=3×8-(2 ×10+4)=0
例2:Determine the numbers of degrees of
图中上部四根杆 和三根支座杆都是 必要的联系。
下部正方形中任 意一根杆,除去都 不增加自由度,都 可看作多余的联系。
例3:
W=0,但 布置不当 几何可变。 上部有多 余联系, 下部缺少 联系。
W=3 ×9-(2×12+3)=0 W=2 ×6-12=0
例4
W<0,体系 是否一定 几何不变呢?
上部 具有多 余联系
restraints。
W<0, 体系具有多余联系has redundant
W> 0 W< 0
unstable
stable?
§2-3
Geometric construction rules of planar stable framed systems
two-rigid-body rule
two-rigid-body rule:
Chapter II
Geometric Construction Analysis of Plane Systems
§2-1
Introduction
Structure consists of members, joints and supports. Structure must maintain its geometric shape and positions without consideration of the deformation of materials.
link system connected by hinges – system of bars connected by hinges at the ends of the bars.
The computed degrees of freedom : j--the numbers of hinges; b--the numbers of links including the links at the supports
刚片-rigid body
杆件,几何不变部分 均可视为刚片 members or stable parts may be looked at as rigid bodies
形状可任意替换 may be replaced by body of any shape.
§2-1 degrees of freedom of planar system(stable system
Under the action of any loads, the system will change its shape and its location if the deformations of the members are neglected.
3 bars, when the summation of the lengths of any 2 bars is greater than the length of 3-d one, can form uniquely a triangular.
triangular joined pairwise by hinges is stable.
连接n个杆的复刚结点 等于多少个单刚结点?
The computed degrees of freedom(计算自由 度)=the total numbers of degrees of freedom of rigid bodies – total numbers of restraints
W = 3m-(2h+b) m---刚片数the numbers of rigid bodies (excluding foundation不包括地基) h---单铰数the numbers of simple joints b---单链杆数(含支杆)the numbers of links
1
体系W 等于多少? 可变吗?
3 1
W=0,体系 是否一定 几何不变呢?
W=3 ×9-(2×12+3)=0
Restraints which reduce the degrees of freedom is named as necessary restraints,必 要联系otherwise they are called redundant restraints.多余联系
If the deformation of materials is neglected, then framed systems can be classified into two categories: 几何不变体系(geometrically stable system ) 几何可变体系(geometrically unstable system )
虚铰:联结两个刚片的两根相交链杆的作用,相当于在其交 点处的一个单铰,这种铰称为虚铰(瞬铰)If 2 noncollinear links connecting 2 rigid bodies intersect at a point outside the 2 rigid bodies, then the intersection is referred to as a virtual or instantaneous hinge。
freedom of the following system
1
2
3
3
1
按刚片计算9根杆,9个刚片
有几个单铰? 3根单链杆
2
W=3 ×9-(2×12+3)=0
Another solution
按铰结计算
6个铰结点 12根单链杆 W=2 ×6-12=0
Discussion 2 2
有 几 个 3 单 铰?
3 rigid bodies joined pair-wise by hinges, provided that the 3 hinges don’t lie in the same straight line, form an internally stable system with no redundant restraints.
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