结构力学 上机实验报告
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实验报告一 平面刚架内力计算程序APF
实验目的：(1)分析构件刚度与外界温度对结构位移的影响，如各杆刚度改变对内力分布的影响、温度因数对内力分布的影响。
(2)观察并分析刚架在静力荷载及温度作用下的内力和变形规律，包括刚度的变化，结构形式的改变，荷载的作用位置变化等因素对内力及变形的影响。对结构静力分析的矩阵位移法的计算机应用有直观的了解
(3)掌握杆系结构计算的《结构力学求解器》的使用方法。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。
实验设计1： 计算图示刚架当梁柱刚度12I I 分别为15、11、1
5、110时结构的内力和位移，由此分析当刚架在水平荷
载作用下横梁的水平位移与刚架梁柱
比（1
2I I ）之间的关系。(计算时忽略轴向变形)。
数据文件：
(1)变量定义,EI1=1,EI2=0.2(1,5,10)
结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,4 结点,4,6,0
单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1
结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,4,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0
单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1 单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1
(2)变量定义,EI1=5(1,0.2,0.1),EI2=1
结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,4 结点,4,6,0
单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1
结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,4,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0
单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1 单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1 主要计算结果：
位移：
(1)令I1=1时，I2=0.2,1,5,10
梁柱刚度比I2：I1 1：5 1：1 5：1 10：1
横梁水平位移711.11/EI1(m)426.67/EI1(m)304.76/EI1(m)286.18/EI1(m)
(2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1
梁柱刚度比I2：I1 1：5 1：1 5：1 10：1
横梁水平位移142.22/EI1(m)426.67/EI1(m)1523.81/EI1(m)2861.78/EI1(m)
弯矩：
(1) 令I1=1时，I2=0.2,1,5,10
①梁柱刚度比I2：I1为1：5时的刚架弯矩图如下：②梁柱刚度比I2：I1为1：1时的刚架弯矩图如
下：
M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）
③梁柱刚度比I2：I1为5：1时的刚架弯矩图如下：④梁柱刚度比I2：I1为10：1时的刚架弯矩图如
下：
M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）
实验三、第（5-6）题
(2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1
①梁柱刚度比I2：I1为1：5时的刚架弯矩图如下：②梁柱刚度比I2：I1为1：1时的刚架弯矩图如
下：
M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）
③梁柱刚度比I2：I1为5：1时的刚架弯矩图如下：④梁柱刚度比I2：I1为10：1时的刚架弯矩图如下：
M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）
三、结果分析及结论：
①无论EI1和EI2的值如何改变，只要EI2：EI1的值不改变，那么刚架的弯矩图都是相同的；且随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，两柱的弯矩的反弯点向下移动；横梁的弯矩的反弯点保持在中点不变；
②当I1=1，I2=0.2,1,5,10时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变小[711.11/EI1(m)→426.67/EI1(m) →304.76/EI1(m) →286.18/EI1(m)]；
③当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变大[142.22/EI1(m) →426.67/EI1(m) →1523.81/EI1(m) →2861.78/EI1(m)]，且其变化的幅度远远大于当I1=1，I2=0.2,1,5,10时的幅度（因为I1=5,1,0.2,0.1是慢慢变小的）；
④当I1=1，I2=0.2,1,5,10或当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，梁柱交点处的梁端与柱端的弯矩逐渐变大（44.44→80.00→95.24→97.56）（单位：KN·m）；柱底端弯矩逐渐变
单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,4,1,1,1,1,1,1 单元,4,6,1,1,1,1,1,1
单元,6,8,1,1,1,1,1,1 单元,8,10,1,1,1,1,1,1 单元,9,10,1,1,1,1,1,1
单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,5,6,1,1,1,1,1,1 单元,7,8,1,1,1,1,1,1
结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,3,6,0,0,0,0
结点支承,5,6,0,0,0,0 结点支承,7,6,0,0,0,0 结点支承,9,6,0,0,0,0
实验三、第（5-6）题
单元材料性质,1,9,EA,EI,0,0,-1 单元温度改变,1,5,-10,-40,0.00001,H
单元温度改变,6,6,-10,40,0.00001,H 单元温度改变,7,9,10,0,0.00001,H (2)第二问的数据文件：
变量定义,E=1.5e7,B=0.5,H=0.4,EI=E*B*H*H*H/12,EA=E*B*H
结点,1,0,0 结点,2,0,8 结点,3,6,0 结点,4,6,8 结点,5,12,0
结点,6,12,8 结点,7,18,0 结点,8,18,8 结点,9,24,0 结点,10,24,8
单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,4,1,1,1,1,1,1 单元,4,6,1,1,1,1,1,1
单元,6,8,1,1,1,1,1,1 单元,8,10,1,1,1,1,1,1 单元,9,10,1,1,1,1,1,1
单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,5,6,1,1,1,1,1,1 单元,7,8,1,1,1,1,1,1
结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,3,6,0,0,0,0 结点支承,5,6,0,0,0,0
结点支承,7,6,0,0,0,0 结点支承,9,6,0,0,0,0
单元材料性质,1,9,EA,EI,0,0,-1 单元温度改变,1,5,-10,40,0.00001,H
单元温度改变,6,6,-10,-40,0.00001,H 单元温度改变,7,9,-30,0,0.00001,H 二、计算结果（弯矩和轴力）：
⑴第一问的弯矩和轴力图如下：
①当H＝0.4, B=0.5时刚架的弯矩图和轴力图：
M图（单位：KN·m）
N图（单位：KN）
②当H＝0.6, B=0.5时刚架的弯矩图和轴力图：