第九章矩阵位移法习题集

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第九章矩阵位移法习题集

第九章 矩阵位移法 【练习题】

9-1 是非题:

1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。

2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。

3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。

4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。

5、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。

6、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有K i j = K j i ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。

7、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。

8、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。

9、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。

10、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 11、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 9-2 选择题:

1、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是:

(0,1,2)

(0,0,0)

(0,0,0)

(0,1,3)

(0,0,0)(1,2,0)

(0,0,0)(0,0,3)

(1,0,2)

(0,0,0)

(0,0,0)(1,0,3)

(0,0,0)

(0,1,2)

(0,0,0)(0,3,4)

A.

B.

C.

D.

2134123412341234

2、平面杆件结构一般情况下的单元刚度矩阵[]k 66?,就其性质而言,是: A .非对称、奇异矩阵; B .对称、奇异矩阵; C .对称、非奇异矩阵; D .非对称、非奇异矩阵。

3、单元i j 在图示两种坐标系中的刚度矩阵相比:

A .完全相同;

B .第2、3、5、6行(列)等值异号;

C .第2、5行(列)等值异号;

D .第3、6行(列)等值异号。

j

x

i

4、矩阵位移法中,结构的原始刚度方程是表示下列两组量值之间的相互关系: A .杆端力与结点位移; B .杆端力与结点力; C .结点力与结点位移; D .结点位移与杆端力 。

5、单 元 刚 度 矩 阵 中 元 素 k ij 的 物 理 意 义 是 :

A .当 且 仅 当 δi =1 时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力 ;

B .当 且 仅 当 δj =1时 引 起 的 与 δi 相 应 的 杆 端 力 ;

C .当 δj =1时 引 起 的 δi 相 应 的 杆 端 力 ;

D .当 δi =1时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力。 9-3 填充题:

1、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。

2、图 示 刚 架 用 两 种 方 式 进 行 结 点 编 号 ,结 构 刚 度 矩 阵 最 大 带 宽 较 小 的 是 图 。

35

641

2

71

234567

(a)

(b)

3、图 示 梁 结 构 刚 度 矩 阵 的 主 元 素 K K 1122== ,

l

l

4、图 示 桁 架 结 构 刚 度 矩 阵 有 个 元 素 ,其 数 值 等 于 。

3m

3m A

B

C D

EA

EA

EA

5、用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 连 续 梁 时 ,结 构 的 综 合 结 点 荷 载 是

l /2

l

l

l /2

6、已知图示桁架杆件①的单元刚度矩阵为式(a),又已知各结点位移为式(b),则杆件①的轴力(注明拉力或压力)应为N

= 。

l

[]k EA l u v u v u v u v Pl EA ①

=

--????????

??????????????????????????????????=-????????????????????

?

??

???????1

(a) b)010*********

005100230011223344 (

9-4 用先处理法写出图示梁的整体刚度矩阵[]K 。

1

2

3

l

l

l

i 0

123i i

9-5 用先处理法写出图示梁的结构刚度矩阵[]K 。

1

2

3

l

l

4

l

EI EI EI 239-6 计算图示结构的综合结点荷载列阵{}P 。

l /2

l /2l /2

l /2

l

l

9-7 计算图示连续梁对应于自由结点位移的荷载列阵{}P 。

l /2

l l /2

9-8 已 知 图 示 连 续 梁 结 点

位 移 列 阵 {}θ如 下 所 示 ,试 用 矩 阵 位 移 法 求 出 杆 件 23 的 杆 端 弯 矩 并 画 出 连 续 梁的 弯 矩 图 。设 q = 20kN /m ,23 杆 的 i =??10106.kN cm 。 {}θ=--????????

??

??

???-365714572286104

....rad

6m

3m

3m

9-9 已知图示梁结点转角列阵为{}[]

?=056516822

-/ /T

ql i ql i ,EI =常数。计算B 支座

的反力。

1m

1m

9-10 试 用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 连 续 梁 ,绘 弯 矩 图 。EI = 已 知 常 数 。

x

θ

9-11 试 求 结 构 原 始 刚 度 矩 阵 中 的 子 块 []K 22

,已 知 单 元 ①的 整 体 坐 标 的 单 元 刚 度 矩

阵 为 :

[]K ①

=-?-?---?-?????

???

?

???

?

72

360072

36003600360072360036003600110

3600210442101107244

l

l

9-12 用先处理法写出图示结构的结构刚度矩阵[]K 。E =常数。

l

l 9-13 用先处理法计算图示连续梁的结点荷载列阵{}P 。

m

4m

4m

4

9-14 计算图示连续梁对应于自由结点位移的荷载列阵{}P 。

m

3m

3m 4m 4

9-15 已 知 图 示 两 端 固 定 梁 跨 中 结 点 C 的 竖 向 位 移 为 ?CV l EI =-5123

() ,转 角 ?C =0 ,

l =5m ,EI =常 数 。试 求 单 元 ① 、② 的 杆 端 力 列 阵 。

l

l

9-16 用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。

123l

l

4l

5EI

2EI

EA

(0,0,0)

(0,0,1)

(0,2,3)

(0,0,0)

(0,2,4)(0,0,0)

EI

9-17 用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。

l

9-18 写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵[][]K K 2224,。

[][]k k 1112 [][]

k k 2122 []

k =

i

i i

i

i

单刚分块形式为 :

9-19 已知图示结构在整体坐标系中的单元刚度矩阵。用先处理法集成结构刚度矩阵[]K 。

(用子块形式写出)。

[][]k k 1112 []

[]

k k 2122 []

k =

i

i i

i

i

单刚分块形式为 :

9-20 用先处理法写出图示刚架的结构刚度矩阵[]K ,只考虑弯曲变形。

EI EI EI

EI=o o

l l

l

9-21 用先处理法写出图示结构的结构刚度矩阵[]K 。各杆长度为l ,EA 、EI 为常数。

A

B

C

D

9-22 用先处理法写出以子块表示的图示结构的结构刚度矩阵[]K 。

m 12m

9-23 用先处理法写出图示刚架结构刚度矩阵[]K 。已知:

[][][]

k k k ①

===?--------????????????????

???

?10300

00300000123001230030100030503000

0300000123001230030500301004

x

9-24 计算图示结构结点3的等效结点荷载列阵{}P 3E 。

m

224m

4

9-25

计算图示结构结点2的等效结点荷载列阵{}P 2E 。

l /2

l /2

9-26 计算图示结构的综合结点荷载列阵元素431,,P P P 。

l

l

l

9-27 用先处理法计算图示结构的综合结点荷载列阵{}P 。

l

/2

/2

9-28 计算图示结构结点荷载列阵中的元素654,,P P P 。

l

/2

l /2

(0,7,8)

3

9-29 计算图示结构综合结点荷载列阵中的元素431,,P P P 。

P l l l

9-30 计算图示结构综合结点荷载列阵{}P 中的元素9873,,,P P P P 。

l

l

l

2

9-31 计算图示刚架对应于自由结点位移的综合结点荷载列阵{}P 。

m

3

m

3

m

9-32 计算图示刚架对应自由结点位移的综合结点荷载列阵{}P 。各杆长度为 4m 。

9-33 计算图示结构结点2的综合结点荷载列阵{}P 2。

l /2

l l /2

l l

9-34 计算图示刚架考虑弯曲、轴向变形时的综合结点荷载列阵{}P 。

9-35 若考虑弯曲、轴向变形,用先处理法写出图示结构综合结点荷载列阵{}P 。

l /2

l

/2

ql

9-36 考虑弯曲、轴向变形,计算图示结构综合结点荷载列阵{}P 。

m 4m

2m

2m

3

9-37 考虑弯曲、轴向变形时,用先处理法计算图示结构综合结点荷载列阵{}P 。

8m

m

5m

6

9-38 用先处理法计算图示结构的综合结点荷载列阵{}P 。

/2

/2

l

l

9-39 试 用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 结构,绘 弯 矩 图 。

m 1m

m

1kN m

.

9-40 计算下图结构(a )中杆34的杆端力列阵中的第3个元素和第6个元素。不计杆件的

轴向变形。已知下图结构(a )结点位移列阵为:

{}[]T

0.66667

0.2 0.7556- 0 0.3667 0 0.3333 0.2 0.2- 0.1333 0

0.2- 0 0 0=?。

1m

1m

l

l

(a ) (b )

9-41 计算上图结构(b )单元③的杆端力列阵{}

F

,已知各杆

,cm 300 ,kN/cm 101.2424=?=I E ,cm 202=A cm l 100=,结点2位移列阵

{}[][]T T 2rad cm cm 5313.04596.04730.01012222--??==-θ?v u 。

9-42考虑杆件的轴向变形,计算图示结构中单元①的杆端力{}

F ①

。已知:

I =(/),124m

4E =?3107kN /m 2

m 2

A =05

.。结点1的位移列阵

{}[]δ161

1037002

2710151485=??--

-...m m rad T

5m

9-43 计算图示刚架单元①在局部坐标下的杆端力{}

F ①

。已知各杆E 、A 、

I 、l 均为常数,

不考虑杆件的轴向变形,

{}[]

?=--ql EI

l l 2100002727 0 5 19 0 0T

。 l

q

9-44 已求得图示结构结点2、3的结点位移为式(a)、(b)并已知单元②的整体坐标的单元刚度矩阵。计算单元②2端的弯矩。(长度单位m ,力单位kN ,角度单位弧度)

(b)10 , (a)1040-160-0.2=5

-5

- ???

????????---=???????????????????????????????108.1593.0333222φφv u v u

[]

510

205.1105.1050005005.105

.15.105.1105.1205.1050005005.105.15.105

.1???

???????

???????????-------=②

k

9-45 用先处理法写出图示桁架的结构刚度矩阵[]K 。已知各杆EA =常数。

l

9-46 用先处理法计算图示桁架的综合结点荷载列阵{}P 。

3m

49-47 计算图示结构的自由结点荷载列阵{}P 。

10kN

9-48 已知桁架的结点位移列阵如下所示。设各杆EA 相同,且EA l /=103

kN /m 。试用矩阵位移法求13杆(单元①)在局部坐标系下的杆端力列阵。

{}?=-??????????????????????????? 10m

-3

0026941442213655800....

l

9-49 试用矩阵位移法解图示桁架,绘轴力图 ,设各杆EA 为常数。

4m

20kN

9-50计算单元①的轴力。已知图示结构结点1

、3的结点位移为:

[][]u v u v Pl EA 1133 5 1 2 3T

T =-?/ 。

1

2

3

4

l

①②

⑤④

9-51已知各杆的E A =?=-21

101042.kN /m , m 22,{}[] T

?21009524025689?=-..。计算图示桁架单元①的杆端力列阵。

4m

2kN

9-52 计算图示结构原始刚度矩阵的元素4544,K K 。

l

9-53 用先处理法写出图示结构的结构刚度矩阵[]K 。各杆长度为 l 。

A

B

C

D EA

EI

EI

2

9-54 计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,

,K K K 。E 为常数。

l

l

1

3

4

2

A , I A

A /222A I , 2A 9-55 计算图示结构中杆12的杆端力列阵中的第6个元素。已知杆12的杆端位移列阵为

{}[]δ120=---- 0 0.3257 0.0305 0.1616 0.1667T 。

1m

1m

=1kN

EI=1kN m

.2

9-56 图 a 、b 所 示 两 结 构 ,各 杆 EI 、l 相 同 ,不 计 轴 向 变 形 ,已 求 得

图 b 所 示 结 构 的 结 点 位 移 列 阵 为{}T

343 96192192ql ql ql EI REI EI ??

?=--????

。试 求 图 a 所 示 结 构 中 单 元 ① 的杆 端 力 列 阵。

(a)

ql

2

(b)

y

题9-56图

9-57 图 a 所 示 结 构 (整 体 坐 标 见 图 b ),图 中 圆 括 号 内 数 码 为 结 点 定 位 向 量 (力和 位 移 均 按 水 平 、竖 直 、转 动

方 向 顺 序 排 列 )。求 结 构 刚 度 矩 阵 []

K 。(不 考 虑 轴 向 变 形 )

6m

y

题9-57图

9-58 求 图 示 结 构 的 自 由 结 点 荷 载 列 阵 {}P 。

l

y

题9-58图

9-59 图 a 所 示 结 构 ,整 体 坐 标 见 图 b ,图中 圆 括 号 内 数 码 为 结 点 定 位 向 量 (力 和 位 移 均 按 水 平 、竖 直 、转 动 方向 顺 序 排 列 )。求 等 效 结 点 荷 载 列 阵 {}P E 。 ( 不 考 虑 轴 向 变 形

)

3m 36(b)

题9-59图

9-60 已 知 图 示 连 续 梁 结 点 位 移 列 阵 {}θ如 下 所 示 ,试 用 矩 阵 位 移 法 求 出 杆 件 23 的 杆 端 弯 矩 并 画 出 连 续 梁 的 弯 矩 图 。设 q = 20kN /m

,23 杆 的 i =??10106.kN cm 。 {}θ=--??????????

???

??-365714572286104....rad

6m 3m 3m x θ

题9-60图

9-61 图 示 桁 架EA =1kN ,已 知 结 点 位 移 列 阵 为:

{}[]T

0 0 2.5677 0.0415 1.0415

1.3673 1.6092 1.7265 1.6408 0 1.2084 0.4007?=-- 。试 求 杆 14 的 轴 力 。

1m

1m

y

题9-61图

9-62 试 用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 连 续 梁,绘 弯 矩 图 。EI =已 知 常 数 。

D

k N 6 m

4 m

2 m

【练习题参考答案】

9-4 []K i i i i i i i i i =???????

?

??4202224122223333(+) 4(+) 0

9-5 []K i i i i i i i =????????

???

??

?840012216612 0 对称,i EI l =/ 9-6 {}P ql ql ql ql =--????????????

??22

22242524248//// 9-7 {}[]

T

ql ql pl pl M P 12/)12/8/()8/(22-+-+=

9-8

42.88

51.40

90

(kN m).M

9-9 R ql B

=↑067857.() 9-10 ?

????

??

???-=???????????

?3320392422821θθi i i i

?

???

??=?

?????3

9821121i θθ ()

()

?

?????-=?

???????

????-=?

??

???01249826221121M M M M 9-11 []K 2221636003600=????

?

?

? 6104 9-12 []K i l i l i l i i i i EI l =-???????

?

???

?=

366622/// 12 4对称,式中: 9-13

(0,0)

(1,2)(0,3)

(0,0)

① ② ③

{}P =--?-???????

??

?

? kN 5kN m 16kN m 2

9-14 {}[]T

P 0 34 7-=

9-15 {}

{}

{}

{}

δ

δ①

=-??????????

?????

???=-??????????

?????

???=-??????????

????

?

???=---???????????????

??? , , , 005120512000525252525252525233l EI l EI F F 9-16 i K l EI i i K l EA k k l i K 4,/,12,/,/361333222====+=

9-17 K EA l EI l K EI l K 223342

151260=+==//,/,

9-18 [][][][][][]K K K K K K 222222222421=++=①

,

9-19 [][][][][][][][]K K K K K K K K =+++??

?????

???222221

12112222①③③

③③②④

9-20 []???

???=336l EI K

9-21

(0,0,0)

统一编码如图:

② ③ (1,0,4)63(0,0,0)1(1,0,2)4(1,0,3)5

(0,0,0)2

9-22k k k k k k 22111221

2222①②②②

②③++???????? 9-23

9-24 {}??

???

?????-=2kN.m 12kN 2kN 3E

P 9-25 {}P ql ql ql 2E 24=--??????????//222 9-26 P ql P ql P ql 13242

24===-,/,

9-27 {}P ql ql ql =-????????

?

? ///2225242

9-28 P ql P ql P ql 4562

2212==-=/,/,/

9-29 P p l P P ql P M P l ql 1133412

82812=-=--=-+,,

9-30 P ql P ql P ql P 32

7891112220==-=-=/,/,/,

[]

4 0 4 0 0 4 6- 0 0 1222

3???

??

????

???

???????????

???? ??+=l EI l EI l EI l EI l EI l EA K []4

6120301003240300300K ????=???

????

9-31 {}[]P =---6 22 14 5 12 18T

9-32 {}[]P =---4 10 4 0 6 4T

9-33 {}P P P Pl 2 =--????????

?

?///23234

9-34

(0,0,0)

(1,4,3)

(0,0,0)(1,2,3)

1234 {}P =---?????

????

?

?????38170kN kN kN m

9-35

(1,0,2)

(3,4,5)(0,6,0,)(0,0,0) {}P ql ql ql ql ql =--??

?????????????

??

?

?

?

?? 0111223822

2//// 9-36 {}[]P T

40 -32 -14=

9-37 {}P =--???????

??

?

? kN 10kN 10kN m 10

9-38 {}T

Pl ql ql P P ?????

?+--=812,2,2,0,02

9-39 {}[]?=0 0 0 -0.1569 -0.2338 0.4232 0 0 0T

,2336.02

=②

F

9-40F F 3603330333=?=-?.,.kN m kN m

9-41 {}

?????

?????????????????----=kN.m

kN kN kN.m kN kN 1321726.193.19561.651726.193.19③

F

9-42

9-43 {}

F

ql ql ql ql ①

分=???????????????

??

?

???? 007902340020800575722....() 9-44 M 28925②

=-.kN

9-45

12

3

③ (0,0)

(0,0)(0,1)

(0,1)

(2,3)(2,3)

[]K EA l =

?+-+---???

???

????

242211112211111

9-46 {}P =??

??

??

8kN 6kN 9-47 {}[]kN P T

40,30,20,10--=

9-48 {}

F

=-????????????

??1116011160..kN 9-49 {}?=(/())1EA ×[]T 1167.111

- 137.680-00

1139.555- 0

0322.342

{}

[]F ①

=-85581.kN 85.581kN T

9-50 N

P ①

=3(压 力 )

9-51 {}

???

???

????????-=0505 kN kN ①

F

9-52

l EA

l

EI K +

=344

12

045=K

2134(1,2,3)

(10,11,12)

(7,8,9)(4,5,6)

(4,5,0)

①②③

(7,8,0)

9-53

(0,0,0)

(0,0,0)

(1,2,3)(0,0,0)(1,2,0)单元结点位移编码如图:

①②

13524

9-54 K EA l K EI l EA l K EI l 44553

66336412==+=/,//,/

9-55 4319.066-==F S 9-56

{}{}T

34312 81616a ql ql ql EI EI EI ??

?=-?=-????

;{}

T

22313 4442a

ql F ql ql ql ??

=-????

9-57

[]K i =--??????

?

?

?? 1 0 1 8 2 0 2 413/

9-58 {}T

2

0 /2 -+/12P ql m ql ??=??

9-59

{}[] 2 3

42

2142

E T

1P =--

9-60

M M 233242885140???

???=-????

??.. ; 42.8851.40

90

(kN m).M

9-61 N 1400587=-.kN

9-62

1122718048132;406412EI EI EI EI EI θθθθ????-????????==??????????

-??????????

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62

16 40

34

45

kN m

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M

.

()

()

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???40163462221121M M M M )

()

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????????

???--=?

?????40163462221121M M M M

【自测题】 一 、是 非 题

1、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。(

)

2、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有

K ij = K ji ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。

(

)

3、图 示 梁 结 构 刚 度 矩 阵 的 元 素 K EI l 113

24=/ 。

(

)

l

l

附:

??

???????????????????????????

?----

--

--

l EI l

EI l

EI l

EI l

EI l EI l EI l EI l EA l EA l EI l

EI l EI l EI l EI l EI l EI

l EI l EA l EA 460

260612061200000260460612061200

0002223

2

32223

2

3

4、在 任 意 荷 载 作 用 下 ,刚 架 中 任 一 单 元 由 于 杆 端 位 移 所 引 起 的 杆 端 力 计 算 公 式 为 :{}

[][]{}

F

T K e

e

e

()

二、选 择 题 ( 将 选 中 答 案 的 字 母 填 入 括 弧 内 )

1、已 知 图 示 刚 架 各杆 EI = 常 数,当 只 考 虑 弯 曲 变 形 ,且 各 杆 单 元 类 型 相 同 时 ,采 用 先 处 理 法 进 行 结 点 位 移 编 号 ,其 正 确 编 号 是 :

(0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0) (1,2,0) (0,0,0) (0,0,3)

(1,0,2)

(0,0,0) (0,0,0) (1,0,3) (0,0,0)

(0,1,2)

(0,0,0) (0,3,4)

A.

B.

C.

D.

2

1

3

4 1

2

3 4 1

2 3

4 1 2 3 4

( )

2、平 面 杆 件 结 构 一 般 情 况 下 的 单 元 刚 度 矩 阵 []k 66?,就 其 性 质 而 言 ,是 :

(

)

A .非 对 称 、奇 异 矩 阵 ;

B .对 称 、奇 异 矩 阵 ;

C .对 称 、非 奇 异 矩 阵 ;

D .非 对 称 、非 奇 异 矩 阵 。

3、单 元 i j 在 图 示 两 种 坐 标 系 中 的 刚 度 矩 阵 相 比 :

A 、完 全 相 同 ;

B 、第 2、3、5、6 行 (列 ) 等 值 异 号 ;

C 、第 2、5 行 (列 )等 值 异 号 ;

D 、第 3、6 行 (列 ) 等 值 异 号 。

()

y

x

4、矩 阵 位 移 法 中 ,结 构 的 原 始 刚 度 方 程 是 表 示 下 列 两 组 量 值 之 间 的 相 互 关 系 :( )

A .杆 端 力 与 结 点 位 移 ;

B .杆 端 力 与 结 点 力 ;

C .结 点 力 与 结 点 位 移 ;

D .结 点 位 移 与 杆 端 力 。 5、单 元 刚 度 矩 阵 中 元 素 k ij 的 物 理 意 义 是 :

A .当 且 仅 当 δi

=1 时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力 ;

B .当 且 仅 当 δj =1时 引 起 的 与 δi 相 应 的 杆 端 力 ;

C .当 δj =1时 引 起 的 δi 相 应 的 杆 端 力 ;

D .当

δi =1时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力。

(

)

6、用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 连 续 梁 时 ,结 点 3 的 综 合 结 点 荷 载 是 :

A .[]-ql ql

12T

132

; B .[

]

ql ql 132 12T

-;

C .[]

--ql ql 112

12T

; D .[]

ql ql

2112

12T

()

l /2

l

l

l /2

7、用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 结 构 时 ,已 求 得 1 端 由 杆 端 位 移 引 起 的 杆 端 力 为 {}[]T F 461--=,则 结 点 1 处

的 竖 向 反 力

Y 1 等 于 :

A .6-;

B .-10;

C .10 ;

D .14 。

(

)

M 20kN/m

三、填 充 题 ( 将 答 案 写 在 空 格 内)

1、图 示 桁 架 结 构 刚 度 矩 阵 有 个 元 素 ,其 数 值 等 于 。

3m

3m A

B

C D

EA

EA

EA

2、图 示 刚 架 用 两 种 方 式 进 行 结 点 编 号 ,结 构 刚 度 矩 阵 最 大 带 宽 较 小 的 是 图 。

《结构力学习题集》-矩阵位移法习题及答案(DOC)

第八章 矩阵位移法 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234x y M , θ( )

二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 123l l 4l l 5EI 2EI EA (0,0,0) (0,0,1) (0,2,3) (0,0,0) (0,2,4)(0,0,0) x y M , θ EI 13、用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。 l (0,0,1) (0,5,0) (2,3,4) l ① ② 123x y M , θ 14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,,K K K 。E 为常数。 l l l 1 3 4 2A , I A A /222A I , 2A x y M , θ 15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵 [][]K K 22 24 ,。 3 12① ② ③ [][]k k 1112 [][] k k 2122 [] k = i i i i i 单刚分块形式为 : 4 x y M , θ

第九章矩阵位移法习题集

第九章 矩阵位移法 【练习题】 9-1 是非题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。 6、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有K i j = K j i ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。 7、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 8、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 9、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 10、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 11、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 9-2 选择题: 1、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234 2、平面杆件结构一般情况下的单元刚度矩阵[]k 66?,就其性质而言,是: A .非对称、奇异矩阵; B .对称、奇异矩阵; C .对称、非奇异矩阵; D .非对称、非奇异矩阵。 3、单元i j 在图示两种坐标系中的刚度矩阵相比: A .完全相同; B .第2、3、5、6行(列)等值异号; C .第2、5行(列)等值异号; D .第3、6行(列)等值异号。

《结构力学习题集》(下)-矩阵位移法习题及答案 (2)

第七章 矩阵位移法 一、是非题 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。 6、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有K i j = K j i ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。 7、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 ? 8、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 9、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 10、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 11、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 二、选择题 1、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234 2、平面杆件结构一般情况下的单元刚度矩阵[]k 66?,就其性质而言,是: A .非对称、奇异矩阵; B .对称、奇异矩阵; C .对称、非奇异矩阵; D .非对称、非奇异矩阵。 — 3、单元i j 在图示两种坐标系中的刚度矩阵相比:

《结构力学习题集》-矩阵位移法习题及答案

第八章 矩阵位移法 – 老八校 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234 ( )

二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 12 3l l 4 l 5EI 2EI EA (0,0,0) (0,0,1) (0,2,3) (0,0,0) (0,2,4)(0,0,0) EI 13、用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。 l 14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,,K K K 。E 为常数。 l l 1 3 4 2 A , I A A /222A I , 2A 15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵 [][]K K 22 24 ,。 [][]k k 1112 [][] k k 2122 [] k = i i i i i 单刚分块形式为 :

《结构力学习题集》下矩阵位移法习题及答案 2

第七章 矩阵位移法 一、就是非题 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性与奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 就是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。 6、结 构 刚 度 矩 阵 就是 对 称 矩 阵 ,即 有K i j = K j i ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。 7、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它就是整个结构所应满足的变形条件。 8、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义就是变形连续条件与位移边界条件。 9、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数与。 10、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”就是指与非结点荷载的结点位移相等。 11、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 二、选择题 1、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号就是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234 2、平面杆件结构一般情况下的单元刚度矩阵[]k 66?,就其性质而言,就是: A.非对称、奇异矩阵; B.对称、奇异矩阵; C.对称、非奇异矩阵; D.非对称、非奇异矩阵。 3、单元i j 在图示两种坐标系中的刚度矩阵相比: A.完全相同; B.第2、3、5、6行(列)等值异号;

矩阵位移法练习题

结构力学自测题(第八单元) 矩阵位移法 姓名 学号 一、是 非 题(将 判 断 结 果 填 入 括 弧 :以 O 表 示 正 确 ,以 X 表 示 错 误 ) 1、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。 ( ) 2、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有 K ij = K ji ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。 () 3、图 示 梁 结 构 刚 度 矩 阵 的 元 素 K EI l 113 24=/ 。 ( ) EI l l EI 212 x y M , θ 附: ????? ?????????? ?????????? ???? ?--- -----l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EA l EA l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EA l EA 460260612061200000260460 6120612000002 22323222323 4、在 任 意 荷 载 作 用 下 ,刚 架 中 任 一 单 元 由 于 杆 端 位 移 所 引 起 的 杆 端 力 计 算 公 式 为 :{} [][]{}F T K e e e =δ 。 ( ) 二、选 择 题 ( 将 选 中 答 案 的 字 母 填 入 括 弧 内 ) 1、已 知 图 示 刚 架 各杆 EI = 常 数,当 只 考 虑 弯 曲 变 形 ,且 各 杆 单 元 类 型 相 同 时 ,采 用 先 处 理 法 进 行 结 点 位 移 编 号 ,其 正 确 编 号 是 : (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0) (1,2,0) (0,0,0) (0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0) (1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0) (0,3,4) A. B. C. D. 2 1 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 x y M , θ ( ) 2、平 面 杆 件 结 构 一 般 情 况 下 的 单 元 刚 度 矩 阵 []k 66?, 就 其 性 质 而 言 ,是 : ( ) A .非 对 称 、奇 异 矩 阵 ; B .对 称 、奇 异 矩 阵 ; C .对 称 、非 奇 异 矩 阵 ; D .非 对 称 、非 奇 异 矩 阵 。 3、单 元 i j 在 图 示 两 种 坐 标 系 中 的 刚 度 矩 阵 相 比 : A . 完 全 相 同 ; B . 第 2、3、5、6 行 (列 ) 等 值 异 号 ; C . 第 2、5 行 (列 )等 值 异 号 ; D . 第 3、6 行 (列 ) 等 值 异 号 。 ( ) i j y x i j y x M , θ M , θ 4、矩 阵 位 移 法 中 ,结 构 的 原 始 刚 度 方 程 是 表 示 下 列 两 组 量 值 之 间 的 相 互 关 系 : ( ) A .杆 端 力 与 结 点 位 移 ; B .杆 端 力 与 结 点 力 ; C .结 点 力 与 结 点 位 移 ; D .结 点 位 移 与 杆 端 力 。 5、单 元 刚 度 矩 阵 中 元 素 k ij 的 物 理 意 义 是 : A .当 且 仅 当 δi =1 时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力 ; B .当 且 仅 当 δj =1时 引 起 的 与 δi 相 应 的 杆 端 力 ; C .当 δj =1时 引 起 的 δi 相 应 的 杆 端 力 ; D .当 δi =1时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力。 () 6、用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 连 续 梁 时 ,结 点 3 的 综 合 结 点 荷 载 是 : A .[]-ql ql 2 12 T 132 ; B .[]ql ql 2132 12T -; C .[]--ql ql 2112 12T ; D .[]ql ql 2112 12T 。 ( ) 123 l /2 l l ql 2 q 4 ql l /2 x y M , θ 7、用 矩 阵 位 移 法 解 图 示 结 构 时 ,已 求 得 1 端 由 杆 端 位 移 引 起 的 杆 端 力 为 {}[] T F 461--=,则 结 点 1 处 的 竖 向 反 力 Y 1 等 于 : A .6-; B .-10; C .10 ; D .14 。 ( ) 2m 4m 12 3 M 1 Y 20kN/m 1 x y M , θ 三、填 充 题 ( 将 答 案 写 在 空 格 内) 1、图 示 桁 架 结 构 刚 度 矩 阵 有 个 元 素 ,其 数 值 等 于 。 2m 3m 3m A B C D EA EA EA x y M , θ 2、图 示 刚 架 用 两 种 方 式 进 行 结 点 编 号 ,结 构 刚 度 矩 阵 最 大 带 宽 较 小 的 是 图 。 3 5 641 2 7 1 2345 6 7 (a) (b) 3、图 示 梁 结 构 刚 度 矩 阵 的 主 元 素 K K 1122== , 。 l l 2EI EI 1 2 x y M , θ 四、图 a 、b 所 示 两 结 构 ,各 杆 EI 、l 相 同 ,不 计 轴 向 变 形 , 已 求 得 图 b 所 示 结 构 的 结 点 位 移 列 阵 为 {}?=-???? ? ?ql EI ql REI ql EI 34396192192 T 。试 求 图 a 所 示 结 构 中 单 元 ① 的 杆 端 力 列 阵。 q 1 2 3 4(a) ql 2 ② ③ ① 1 2 34 (b) ② ③ ① x y M , θ 五、图 a 所 示 结 构 (整 体 坐 标 见 图 b ),图 中 圆 括 号 内 数 码 为 结 点 定 位 向 量 (力 和 位 移 均 按 水 平 、竖 直 、转 动

结构力学-第9章 矩阵位移法课堂练习

结构力学练习题——矩阵位移法 一、是 非 题(将 判 断 结 果 填 入 括 弧 :以 O 表 示 正 确 ,以 X 表 示 错 误 ) 1、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。)(对 2、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有 K ij = K ji ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。 ()错 3、图 示 梁 结 构 刚 度 矩 阵 的 元 素 K EI l 113 24=/ 。 ( )错 l l 附: ????? ? ????????? ?????????? ???? ?--------l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EA l EA l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EI l EA l EA 4602606120612000002604606120612000002 22323222323 二、选 择 题 ( 将 选 中 答 案 的 字 母 填 入 括 弧 内 ) 1、已 知 图 示 刚 架 各杆 EI = 常 数,当 只 考 虑 弯 曲 变 形 ,且 各 杆 单 元 类 型 相 同 时 ,采 用 先 处 理 法 进 行 结 点 位 移 编 号 ,其 正 确 编 号 是 :A (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0) (1,2,0) (0,0,0) (0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0) (1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0) (0,3,4) A. B. C. D. 2 1 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 ( ) 2、平 面 杆 件 结 构 一 般 情 况 下 的 单 元 刚 度 矩 阵 []k 66 ?,就 其 性 质 而 言 ,是 : ( )B A .非 对 称 、奇 异 矩 阵 ; B .对 称 、奇 异 矩 阵 ; C .对 称 、非 奇 异 矩 阵 ; D .非 对 称 、非 奇 异 矩 阵 。 3、单 元 i j 在 图 示 两 种 坐 标 系 中 的 刚 度 矩 阵 相 比 :B A . 完 全 相 同 ;

《结构力学习题集》(下)-矩阵位移法习题及答案

第八章 矩阵位移法 1、(O) 2、(X) 3、(O) 4、(X) 5、(X) 6、(O) 7、(O) 8、(X) 9、(O) 10、(O) 11、(A) 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234x y M , θ( )

二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 123l l 4l l 5EI 2EI EA (0,0,0) (0,0,1) (0,2,3) (0,0,0) (0,2,4)(0,0,0) x y M , θ EI 13、用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。 l (0,0,1) (0,5,0) (2,3,4) l ① ② 123x y M , θ 14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,,K K K 。E 为常数。 l l l 1 3 4 2A , I A A /222A I , 2A x y M , θ 15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵 [][]K K 22 24 ,。 3 12① ② ③ [][]k k 1112 [][] k k 2122 [] k = i i i i i 单刚分块形式为 : 4x y M , θ

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第八章矩阵位移法 1、(O) 2、(X) 3、(O) 4、(X) 5、(X) 6、(O) 7、(O) 8、(X) 9、(O) 10、(O) 11、(A) 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{} ?=,它是整个结构所应满足的变 K P 形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。

9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234x y M , θ( ) 二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 12 3l l 4l l 5EI 2EI EA (0,0,0) (0,0,1) (0,2,3) (0,0,0) (0,2,4)(0,0,0) x y M , θ EI

第9章 矩阵位移法 例题

第9章 矩阵位移法 习 题 9-1:请给图示结构编号(同时用先处理法和后处理法)及建立坐标。 题9-1图 9-2:求图示连续梁的整体刚度矩阵。 题9-2图 9-3:求图示刚架的整体刚度矩阵。 (c ) (e )

题9-3图 9-4:求图示组合结构的整体刚度矩阵。 题9-4图 9-5:求图示桁架结构的整体刚度矩阵,所有杆件的EA 均相同。 题9-5图 9-6:求图示排架结构的整体刚度矩阵。 题9-6图 9-7:求图示结构的等效结点荷载,请利用结构的对称性。 1kN/m

题9-7图 9-8:求图示结构的等效结点荷载,请利用结构的对称性。 题9-8图 9-9:求图示结构的等效结点荷载。 题9-9图 9-10:求出图示结构的荷载列阵。 题9-10图 9-11:求出图示结构的荷载列阵,请分别用先处理法和后处理法进行编号。 q q

题9-11图 9-12:求图示结构的荷载列阵,考虑轴向变形。 题9-12图 9-13:求图示结构的荷载列阵。 题9-13图 9-14:图示连续梁中间支座发生了下向的移动a ,请求出其整体刚度方程。 题9-14图 10kN/m q

9-15:请求出图示连续梁的整体刚度方程。 题9-15图 9-16:求图示连续梁的整体刚度矩阵。 题9-16图 9-17:图示结构温度发生了变化,请求出整体刚度方程。杆件的EI 、EA 相同。 题9-17图 9-18:图示结构温度发生了变化,请求出整体刚度方程。 题9-18图 9-19:图示结构发生了支座移动,请画出结构的内力图。 00

9矩阵位移法习题解答,重庆大学,文国治版教材课后答案

第9章 矩阵位移法习题解答 习题9.1 是非判断题 (1)矩阵位移法既可计算超静定结构,又可以计算静定结构。( ) (2)矩阵位移法基本未知量的数目与位移法基本未知量的数目总是相等的。( ) (3)单元刚度矩阵都具有对称性和奇异性。( ) (4)在矩阵位移法中,整体分析的实质是建立各结点的平衡方程。( ) (5)结构刚度矩阵与单元的编号方式有关。( ) (6)原荷载与对应的等效结点荷载使结构产生相同的内力和变形。( ) 【解】(1)正确。 (2)错误。位移法中某些不独立的杆端位移不计入基本未知量。 (3)错误。不计结点线位移的连续梁单元的单刚不具奇异性。 (4)正确。 (5)错误。结点位移分量统一编码会影响结构刚度矩阵,但单元或结点编码则不会。 (6)错误。二者只产生相同的结点位移。 习题9.2 填空题 (1)矩阵位移法分析包含三个基本环节,其一是结构的________,其二是________分析,其三是________分析。 (2)已知某单元○e 的定位向量为[3 5 6 7 8 9]T ,则单元刚度系数35e k 应叠加到结构刚度 矩阵的元素____中去。 (3)将非结点荷载转换为等效结点荷载,等效的原则是________________。 (4)矩阵位移法中,在求解结点位移之前,主要工作是形成________________矩阵和________________列阵。 (5)用矩阵位移法求得某结构结点2的位移为T 2222[]u v θ=Δ=[0.8 0.3 0.5]T ,单元①的始、末端结点码为3、2,单元定位向量为(1)T [000345]=λ,设单元与x 轴之间的夹角为π 2 α= ,则(1)=δ________________。 (6)用矩阵位移法求得平面刚架某单元在单元坐标系中的杆端力为 T [7.54870.97.548121.09]e =----F ,则该单元的轴力F N =______kN 。 【解】(1)离散化,单元,整体; (2)k 68; (3)结点位移相等; (4)结构刚度,综合结点荷载; (5)[0 0 0 0.3 -0.8 0.5]T ; (6)-7.5。 习题9.3 根据单元刚度矩阵元素的物理意义,直接求出习题9.3图所示刚架的(1)K 中元素(1) 11k 、

结构力学习题集矩阵位移法习题及答案老八校

第八章 矩阵位移法 – 老八校 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: 二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 13、用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。 14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,,K K K 。E 为常数。 15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵 [][]K K 22 24 ,。 16、已知平面桁架单元在整体坐标系中的单元刚度矩阵,计算图示桁架结构原始刚度矩阵[]K 中的元素,,7877K K EA =常数。 ,cos α=C ,sin α=S ,C C A ?= S S D S C B ?=?=,,各杆EA 相同。

9矩阵位移法习题.docx

第9章矩阵位移法习题解答 习题9?1是非判断题 (1)矩阵位移法既可计算超静定结构,又可以计算静定结构。(T ) (2)矩阵位移法棊木未知量的数冃与位移法棊木未知量的数冃总是相等的。(|T*) F (3)单元刚度矩阵都具有对称性和奇界性。(F ) (4)在矩阵位移法中,整体分析的实质是建立各结点的平衡方程。(T ) (5)结构刚度短阵与单元的编号方式冇关。(F ) (6)原荷载与对应的等效结点荷载使结构产生相同的内力和变形。(F ) 【解】(1)正确。 (2)错误。位移法中某些不独立的杆端位移不计入基本未知量。 (3)错谋。不计结点线位移的连续梁单元的单刚不具奇异性。 (4)正确。 (5)错误。结点位移分量统-?编码会影响结构刚度矩阵,但单元或结点编码则不会。 (6)错误。二者只产生相同的结点位移。 习题9.2填空题 (1) ______________________________________________________________ 矩阵位移法分析包含三个基本环节,其一是结构的___________________________________ ,其二是_________ 分析,-其三 是______ 分析。 (2)已知某单元?的定位向量为[3 5 6 7 8 9]丁,则单元刚度系数紜应叠加到结构刚度矩阵的元素—中去。 (3) ________________________________________________________________________ 将非结点荷载转换为等效结点荷载,等效的原则是____________________________________ o (4)矩阵位移法屮,在求解结点位移之前,主要工作是形成_____________________ 矩阵和_______________ 列阵。 (5)用矩阵位移法求得某结构结点2的位移为J2=[w2V2 ft]T=[O.S 0.3 0.5]丁,单元①的始、末端结 点码为3、2,单元定位向量为= [0 0 0 3 4 5]T,设单元与兀轴之间的夹角为? = |,则(6 )用短阵位移法求得平面刚架某单元在单元坐标系中的杆端力为 戸=[7.5 -48 -70.9 -7.5 48 -121.09]7,则该单元的轴力F* _______________________ k N。 【解】(1)离散化,单元,整体; (2)烁 (3)结点位移相等;

结构力学习题集矩阵位移法习题及答案老八校

1文档收集于互联网,已整理,word 版本可编辑. 第八章 矩阵位移法 – 老八校 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: 二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 13、用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。 14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,,K K K 。E 为常数。 15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵[][]K K 2224 ,。 16、已知平面桁架单元在整体坐标系中的单元刚度矩阵,计算图示桁架结构原始刚度矩阵[]K 中的元素,,7877K K EA =常数。,cos α=C ,sin α=S ,C C A ?= S S D S C B ?=?=,,各杆EA 相同。

结构力学课后答案第8章矩阵位移法

习 题 8-1 试说出单元刚度矩阵的物理意义及其性质与特点。 8-2 试说出空间桁架和刚架单元刚度矩阵的阶数。 8-3 试分别采用后处理法和先处理法列出图示梁的结构刚度矩阵。 (a) 解:(a )用后处理法计算 (1)结构标识 (2)建立结点位移向量,结点力向量 [] T 44332211 θνθνθνθν=? [] T y M F M F M F M F F 4y43y32y211 =θ (3)计算单元刚度矩阵 ?????? ????????-=????????=222232221 1211462661261226466126122EI 2 1 l l -l l l -l -l l -l l l l - l k k k k k ①①①①① ?? ???? ? ???????-=????????=2 22233332232223 33 6 3632336 362EI 2 1 l l - l l l - l -l l -l l l -l l k k k k k ②②②②② l l l

?? ???? ? ???????-=????????=2 22234443343323 33 6 3632336 362EI 2 1 l l - l l l - l -l l -l l l -l l k k k k k ③③③③③ (4)总刚度矩阵 ?? ? ?? ????? ?? ? ?????????????=??????????????++=2222222222344433433333223 22222112112 3300003 6 3 6 000 03403003601236000 0 3632600 363186120000 26460 0 0 06126122EI 0 0 00 0 0 4 3 2 1 4 3 2 1 l l -l l l - l - - l l -l l l l - l - - l l -l l -l l l l - -l -- l l -l l l l - l k k k k k k k k k k k k k ③③③ ③②②②②①①①①θ (5)建立结构刚度矩阵 支座位移边界条件 [][]00004311 θ θ θν= 将总刚度矩阵中对应上述边界位移行列删除,得刚度结构矩阵。 ?? ???? ????????=2 22 222 232004 30 6 30 33182EI l l l l l l l l l - l l -l k θ (b)用先处理法计算 (1)结构标识 (2)建立结点位移向量,结点力向量 [][] T T 0 0 0 0 5411==?ννθν

《结构力学习题集》(下)-矩阵位移法习题及答案 (2)

第七章 矩阵位移法 一、是非题 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、用 矩 阵 位 移 法 计 算 连 续 梁 时 无 需 对 单 元 刚 度 矩 阵 作 坐 标 变 换。 6、结 构 刚 度 矩 阵 是 对 称 矩 阵 ,即 有K i j = K j i ,这 可 由 位 移 互 等 定 理 得 到 证 明 。 7、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 8、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 9、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 10、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 11、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 二、选择题 1、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: 2、平面杆件结构一般情况下的单元刚度矩阵[]k 66?,就其性质而言,是: A .非对称、奇异矩阵; B .对称、奇异矩阵; C .对称、非奇异矩阵; D .非对称、非奇异矩阵。 3、单元i j 在图示两种坐标系中的刚度矩阵相比: A .完全相同; B .第2、3、5、6行(列)等值异号; C .第2、5行(列)等值异号; D .第3、6行(列)等值异号。 4、矩阵位移法中,结构的原始刚度方程是表示下列两组量值之间的相互关系: A .杆端力与结点位移; B .杆端力与结点力; C .结点力与结点位移; D .结点位移与杆端力 。 5、单 元 刚 度 矩 阵 中 元 素 k ij 的 物 理 意 义 是 : A .当 且 仅 当 δi =1 时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力 ; B .当 且 仅 当 δj =1时 引 起 的 与 δi 相 应 的 杆 端 力 ; C .当 δj =1时 引 起 的 δi 相 应 的 杆 端 力 ; D .当 δi =1时 引 起 的 与 δj 相 应 的 杆 端 力。 三、填充题 1、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。

矩阵位移法

第九章 矩阵位移法 一、判断题: 1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T 是正交矩阵。 4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 5、结构刚度方程矩阵形式为:[]{}{}K P ?=,它是整个结构所应满足的变形条件。 6、图示结构用矩阵位移法计算时(计轴向变形)未知量数目为8个。 7、在直接刚度法的先处理法中,定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 8、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 9、矩阵位移法中,等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 10、矩阵位移法既能计算超静定结构,也能计算静定结构。 11、已知图示刚架各杆EI = 常数,当只考虑弯曲变形,且各杆单元类型相同时,采用先处理法进行结点位移编号,其正确编号是: (0,1,2) (0,0,0) (0,0,0) (0,1,3) (0,0,0)(1,2,0) (0,0,0)(0,0,3) (1,0,2) (0,0,0) (0,0,0)(1,0,3) (0,0,0) (0,1,2) (0,0,0)(0,3,4) A. B. C. D. 2134123412341234 ( )

二、计算题: 12、用先处理法计算图示结构刚度矩阵的元素133322,,K K K 。 12 3l l 4 l 5EI 2EI EA (0,0,0) (0,0,1) (0,2,3) (0,0,0) (0,2,4)(0,0,0) EI 13、用先处理法计算图示刚架结构刚度矩阵的元素153422,,K K K 。EI ,EA 均为常数。 l ,0) 14、计算图示结构整体刚度矩阵的元素665544,,K K K 。E 为常数。 l l 1 3 4 2A , I A A /222A I , 2A 15、写出图示结构以子矩阵形式表达的结构原始刚度矩阵的子矩阵[][]K K 2224,。 [][]k k 1112 [][] k k 2122 [] k = i i i i i 单刚分块形式为 :

矩阵位移法例题复习题

第十二章 矩阵位移法 【例12-1】 图 a 所示 连 续 梁 ,EI=常数,只 考 虑 杆 件 的 弯 曲 变 形 。分别用位移法和矩阵位移法计算。 图12-1 解:(1)位移法解 ?基本未知量和基本结构的确定 用位移法解的基本结构如图c 所示。这里我们将结点1处的转角也作为基本未知数,这样本题仅一种基本单元,即两端固定梁。 ?位移法基本方程的建立 ?? ? ?? =+θ+θ+θ=+θ+θ+θ=+θ+θ+θ000333323213123232221211313212111P P P R K K K R K K K R K K K 将上式写成矩阵形式 ?? ??? ?????=??????????+??????????θθθ?? ????????0003213213332 31 232221131211P P P R R R K K K K K K K K K ?系数项和自由项 计算(须绘出单位弯矩图和荷载弯矩图)

由图d ,结点力矩平衡条件 ∑=0M ,得 EI K 411=,l EI K 221=,031=K 由图e ,结点力矩平衡条件 ∑=0M ,得 l EI K 212=,l EI l EI l EI K 84422=+=,l EI K 232= 由图f ,结点力矩平衡条件 ∑=0M ,得 013=K ,l EI K 223=,l EI EI EI K 84433=+= 由图g ,结点力矩平衡条件 ∑=0M ,得 81Pl R p -=,2Pl R P -=,03=P R 将系数项和自由项代入位移法基本方程,得 ??? ???????=??????????--+?? ??? ?????θθθ??????????0000118820282024321Pl l EI ?解方程,得?? ????????-= ?? ? ?? ?????θθθ14114162321EI Pl ?由叠加法绘弯矩图,如图h 所示。 (2)矩阵位移法解 ?对单元和结点编号(图a ) 本题只考虑弯曲变形的影响,故连续梁每个结点只有一个角位移未知数。若用后处理法原始结构刚度阵为44?阶;用先处理法结构刚度阵为33?阶(已知角位移04=θ)。下面采用先处理法来说明矩阵位移法计算过程。 单元标准形式为(图b ) )(e k ?? ????=?? ?? ??????=)()()()() (4224e jj e ji e ij e ii e k k k k l EI l EI l EI l EI ?求局部坐标系下的单元刚度矩阵)(e k ?求整体坐标下的单元刚度矩阵T k T k e T e )()(=,因连续梁的局部坐标和整体坐标是一 致的,所以有)() (e e k k =,得(注:本题用先处理法换码)

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