西北工业大学航空学院结构力学课后题复习资料第三章受剪板式薄壁结构内力和位移计算
结构力学 第三章 作业参考答案
B
M图(kN m)
（1） （2）
解： （1）求支座反力
∑M = 0 ∑F = 0
A y
取左边或者右边为隔离体，可得：
∑M ∑F
x
C
=0
⇒ FBx =
M h
（3） （4）
=0
最后容易做出结构的弯矩图。
3—18 试作图示刚架的 M 图。
C 0.8kN/m 0.5kN/m D E
14.625 4.225 12.8375
3—19 试作图示刚架的 M 图。
20kN
24 16
C
24
16
B FAx A FBy FAy
FBx
1m
2m
2m
2m
M图(kN m)
（1） （2） （3）
解：对整体：
∑M ∑F
y
A
=0
FBy × 4 + FBx ×1 = 20 × 2 FAy + FBy = 20 FAx − FBx = 0 FBx × 2 − FBy × 2 = 0
40kN m
10kN m M图(kN m)
32.5kN
20kN
20kN F(kN) S
解：求支座反力。取整体：
47.5kN
∑M ∑F
A
=0
FB × 8 − 20 ×10 − 10 ×10 × 3 − 40 = 0 FAy + FB − 10 ×10 − 20 = 0
然后即可做出弯矩图，利用弯矩图即可作出剪力图。
然后即可做出整个刚架的弯矩图。结点受力校核如下图。
D
qL 4 qL 2 qL 2
qL 4
qL 4
E
qL 2 qL 2
(完整版)西北工业大学航空学院结构力学课后题答案第三章静定结构的内力与变形
第三章 静定结构的内力与变形3-1 判断如图所各桁架的零力杆并计算各杆内力。
1P(a) (a)解：（1）0272210=⨯-⨯+=f故该桁架为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆2-3，杆2-4，杆4-5，杆5-6。
对于结点1：N 1-2PN 1-33001P N =⨯-2121 P N 221=-0233121=+⨯--N N P N 331-=-对于结点3：N 3-43N 3-1P N N 31343-==--对于结点4：N 4-64N 4-3P N N 33464-==--对于结点2：N 2-52N 2-1PN N 21252==--对于结点5：N 5-75N 5-2P N N 22575==--(b)(b)解：（1）082313=⨯-+=f故该桁架为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆1-2，杆2-3，杆2-4，杆5-4，杆6-4，杆6-7，杆6-8，杆1-5。
对于结点5：P5N 5-8P N -=-85对于结点8：N 7-88N 5-8Fθ05528785=+⨯--N N P N 55287=-对于结点7：N 7-47N 7-8P N 55247=-对于结点4：N 3-44N 7-4P N N 5524743==--对于结点3：N 1-33N 3-4P N N 5524331==--2(c)(c)解：（1）026228=⨯-⨯+=f故该桁架为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆1-2，杆2-3，杆2-4，杆4-3，杆4-6。
对于结点1：N 1-61N 1-3Pθ05561=+⨯-P N P N 561-=-05526131=⨯+--N N P N 231=-对于结点3：3N 3-1N 3-5P N N 21353==--(e)(d)解：（1）02112316=⨯-⨯+=f故该结构为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆4-5，杆5-6，杆4-6，杆7-6，杆2-3，杆2-8，杆2-9，杆1-2，杆9-11,杆8-9，杆9-11.对于结点4：4N 4-7N 3-4450PP N 2243=- P N 2274=-对于结点7：7N 4-7N 3-7N 8-7P N N 22227374=⨯-=-- P N -=-73P N 2278=-对于结点3：3N 3-4N 3-7N 8-7022734332=⨯+=---N N N P N 2283=-对于结点8：022228982=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--N P N运用截面法：N 1-2N 9-10N 9-11PP23456789由对9点的力矩平衡：0222221=⨯⨯-⨯+⨯-P a P a a N 021=-N对于结点9：9N 2-9N 9-11N 9-10N 9-88911910922---=⨯+N N N P N 22109-=-8N 3-8(e)(e)解：（1）024125=⨯-++=f故该结构为无多余约束的几何不变结构。
飞行器结构力学电子教本7-2资料
▄ 已知杆一端轴力和板的剪流，求另一端的轴力。
N2 N1 q L
【例1】试求图示加强肋后段在外力作用下的内力图。 解： 1、组成分析。 梯形格子与基础单边连接，故为无多余约
束的几何不变体，静定系统。 2、求内力。 判断零力杆端：
N21 N32 N34 0
解： 1、组成分析。
q1
q3
内“十”字结点被切断，结构为静定系统。
2、求内力。
q2
q4
判断零力杆端，如图所示。
根据受力情况，假设各板的剪流方向如图 所示。
由1-4-7杆的平衡： q1 q2
由3-6-9杆的平衡： q3 q4
由4-5杆的平衡： q1 q2 0 由5-6杆的平衡： q3 q4 P / a
用结点法时，可由结点的平衡条件求出各杆在该结点处的轴力，再 由杆子的平衡求得板的剪流。或者求出杆子一端轴力及板的剪流之后， 再由杆子的平衡求出另一端的轴力。根据具体情况灵活地、交替地运 用结点和杆子的平衡条件，求出结构的全部内力。
用截面法时，因为薄壁结构的元件有杆也有板，而杆的轴力是变化 的，所以切面通常取在杆板交界处，且应注意在切开处有板的未知剪 流存在。
无论用何种方法，若适当运用分析桁架时所提到的判定零力杆端的 原则，就会使计算更为简便。
▄ 零力杆端的判断 （1）若一杆与共线的二杆交于无载
荷作用的结点，则此杆在该结点处的杆 端轴力为零。
（2）若不共线的二杆交于无载荷作 用的结点，则此二杆在该结点处的杆端 轴力均为零。
▄ 已知杆端轴力，求板的剪流。
例题：判断平面薄壁结构的静不定度。
f ＝20－1＝19
f ＝0
f ＝1
f ＝4
西工大飞行器结构力学课后答案
西工大飞行器结构力学课后答案第一题根据飞机结构力学的基本原理，飞机的结构力学可以被分解为静力学和动力学两个部分。
静力学是研究在静止或恒定速度下的力学行为，包括计算飞机各个部件的受力和应变情况。
而动力学则是研究在变化速度和加速度下的力学行为，包括计算飞机受到的各种动力荷载和振动情况。
第二题飞机的结构力学分析中，常用的方法包括有限元分析、静力学分析和动力学分析。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，可以建立飞机结构的数学模型，并以此模型进行力学分析。
静力学分析是通过平衡方程来计算飞机结构的受力和应变情况，包括应力分析和变形分析。
动力学分析是通过力学方程来计算飞机在动态载荷下的振动响应和疲劳寿命。
第三题飞机的结构力学分析对于设计和制造过程中的决策具有重要意义。
在设计阶段，结构力学分析可以帮助工程师评估不同设计方案的有效性和可行性。
通过分析飞机的受力和应变情况，可以优化设计，并确保飞机在正常工作范围内具有足够的强度和刚度。
在制造阶段，结构力学分析可以帮助工程师确定合适的材料和加工工艺，以确保飞机结构的可靠性和安全性。
通过分析飞机的受力和应变情况，可以预测飞机在使用寿命内的疲劳寿命，并采取相应的措施延长飞机的使用寿命。
此外，结构力学分析还可以应用于飞机维修和事故调查过程中。
通过分析事故飞机的受力和应变情况，可以确定事故原因，并提出相应的维修和改进建议，以减少事故的发生对飞机结构的影响。
第四题对于飞行器结构力学的研究，需要掌握一些基本理论和方法。
首先是静力学的基本原理，包括力的平衡方程、应力和应变的定义和计算方法。
其次是动力学的基本原理，包括力的运动方程、振动的模型和计算方法。
此外，还需要了解一些基本的力学性能指标，如强度和刚度。
在进行结构力学分析时，需要掌握一些基本的计算方法。
常见的方法包括有限元法、解析法和试验法。
有限元法是一种基于数值计算的方法，可以建立飞机结构的数学模型，并以此模型进行力学分析。
解析法则是通过解析计算的方法进行力学分析，主要针对简单和规则的结构。
飞机结构力学_第3章
相当于限制了结构在A处的所有平动 和所有转动。
3.1.2 自由度与约束
定向支座
定向支座的几何特征：
结构只发生平行于基础平面一个方向 的平动，无转动。
相当于限制了结构绕A的转动和其它 方向的平动。
铰 x
单铰联后
α
y
β
N=4
两个自由刚片共有6个自由度
1个单铰 = 2个约束
两刚片用两链杆连接
C
B x A
3.1.1 几何不变性与不可移动性
几何不变性
在任何载荷作用下，结构能保持其几何形状不变的特 性。具有几何不变性的结构是几何不变结构。 在某些特定载荷作用下，某种结构能保持几何形状不 变，并不能说明它具有几何不变性。
3.1.1 几何不变性与不可移动性
不可移动性
在任何载荷作用下，结构相对基础不发生刚体位移的 特性。
3.1.2 自由度与约束
固定铰支座
固定铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动，但没有平行 于基础平面方向和垂直于基础平面方 向上的平动。 平面固定铰支座相当于限制了结构的 两个平动。 空间固定铰支座相当于限制了结构的 三个平动。
3.1.2 自由度与约束
固定支座（固持）
固定支座的几何特征：
结构在固持端A处无平动和转动。
受力特点：
刚架结构计算模型的实际应用
3.3.2 刚架结构组成分析方法
逐次连接杆件法
以几何不变部分为基础，每增加一根杆件就用一个刚 性连接将它与基础相连。 依次增加杆件形成的简单刚架是具有最少必须约束数 的几何不变结构。
3.3.2 刚架结构组成分析方法
《结构力学》-第3章 静定结构的内力和位移
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4. 利用叠加法作弯矩图
利用叠加法作弯矩图很方便,以例说明:
P P
（a） MAPA‹
L
MB
‹B
从梁上任取一段 AB 其受力如（a）图
＝
所示， 则它相当（b）
P MA
（b） A
MB
图所示的简支梁。
ah实际状态虚拟状态虚拟状态虚拟状态广义力与广义力与广义位移广义位移62324静定结构在荷载作用下的位移计算当结构只受到荷载作用时求k点沿指定方向的位kp此时没有支座位移故式75为eidseadsdsgadskqgadseadseids这就是平面杆件结构在荷载作用下的位移计算公式
1
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例如取结点C为隔离体（图b）， 有: ∑X=24－24=0 ∑Y=22－22=0
满足投影平衡条件。
0Ž• 24kN C •Ž0
22kN
• 24kN • 22kN （返1b8 ）回
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例题 3—5 作三铰刚架的内力图
→HA VA↑ 26.7 20 6.7
解（：1）求反力
（2由）刚VVHA作架=AA弯整1==03H体矩´0B8k平4=图N´6衡↑.，66以，7=，kV∑D3N0BMC（=kNB杆1=→0↑o为k←可N例↑得）
拱
拱高ƒ 拱
趾
趾
起拱线
跨度L
返21回
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§3-1-6 三铰拱的数解法
1. 支反力的计算
a1
a2
支反力计算同三铰刚架。
由 ∑MB=0 及 ∑MA=0
[西北工业大学]结构力学(202104)
![[西北工业大学]结构力学(202104)](https://img.taocdn.com/s3/m/7c8b5872daef5ef7bb0d3c5c.png)
结构力学（202104）
一、单选题
1.下列哪种支座提供1个约束反力。
()
A.
B.
C.
D.
答案：A
2.一个平面刚片的自由度等于()。
A.1
B.2
C.3
D.4
答案：C
3.三刚片用三个单铰连接，当三个单铰共线时体系为()。
A.几何可变体系
B.几何不变体系
C.瞬变体系
D.不能确定
答案：C
4.图示超静定结构，如果用力法求解，则基本未知量个数为()。
A.1个
B.2个
C.3个
D.5个
答案：D
5.进行体系计算自由度的计算时，连接3个刚片的复铰相当于()个单铰。
A.1
B.2.
C.3
D.4
答案：B
6.静定结构在支座时，会产生()。
A.内力
B.应力
C.刚性位移
D.变形
答案：C
7.图乘法求位移的必要条件之一是()。
A.单位荷载下的弯矩图为一直线
B.结构可分为截面直杆段
C.所有杆件EI为常数且相同。
飞机结构力学第三章
第三章结构变形计算一、单位载荷法3-1、求图3-4所示结构的下列各种变形时，广义单位力应如何施加？1、求1点水平位移。
答：在1点沿水平方向施加2、求2点和4点在垂直方向上的相对位移。
答：在2点和4点垂直方向上施加单位力偶。
3、求结构端部1-1、杆的角位移答：在1点和1、点沿水平方向施加单位力偶4、求杆1-1、和3-3、的相对角位移3-2、图3-5示出一空间盒式结构，求下列变形时，广义单位力应如何施加？1、求翼肋Ⅰ、Ⅱ之间的相对转角。
答：在Ⅰ、Ⅱ翼肋上施加一对相反的平面单位力矩。
2、求1-1、-1、、杆的伸长。
答：在1点和1、、点施加沿杆方向的相反的单位力。
3、求节点1和2、之间沿1-2、方向的相对位移答：在1点和2、点施加沿1-2、方向的相反的单位力。
4、求上部开口1-2-2、-1、的剪切变形。
5、求肋Ⅰ、Ⅲ之间的相对翘曲角。
二、结构变形计算3-3、（例题）已知图3-7中所示平面桁架结构，各杆截面积均为f，材料相同，弹性模量均为E，在节点7上受一向下的力P作用。
求：用单位载荷法，计算节点2的垂直位移。
解：结构是逐次连接节点法形成的简单桁架，是静定结构，且不可移动。
（1）求解<P>状态由节点6平衡得：由节点2平衡得：由节点7平衡得：由节点3平衡得：由节点5平衡得：将各杆轴力标在图中。
（2）根据题意加单位载荷，求解<1>状态。
在节点2加向下的垂直力1，单位力由2-5,1-5,4-5杆承受并传到基础上，其余各杆的力均为零。
将各杆内力标在图上，或列在表中。
将<P>状态下的结构变形形态作为虚位移，施加在<1>状态上，因<1>状态，可利用虚位移原理，得：编号杆长度L1 1-2 A 0 2p 02 1-5 p pa3 2-3 A 0 2p 04 2-5 A -1 0 05 3-5 a 0 p 06 3-6 A 0 0 07 3-7 a 0 p 08 4-5 A -1 -3p 3pa9 5-6 A 0 -p 010 6-7 A 0 -p 0答：2点垂直位移大小为，方向向下。
结构力学 第三章 作业参考答案
∑M = 0 ∑F = 0 ∑F = 0
A
FBy × l − q × l ×
l =0 2
（1） （2） （3）
y
FAy + FBy = 0 FAx + FBx − q × l = 0
FBx × l − FBy × l =0 2
x
取右边部分为隔离体：
∑M
C
=0
（4）
解以上方程可得：
ql ⎧ ⎪ FAx = 4 ⎪ 3ql ⎪ =＞ ⎨ FBx = 4 ⎪ ql ⎪ ⎪ FAy = FBy = 2 ⎩
3—10 试不计算反力绘出梁的 M 图。
16
12
4
A
B
8 2m 2m 4m 4m
12 4m
6m
2m
解：从悬臂端和 AB 开始作图。利用区段叠加法和铰结点的弯矩为零，即可做出全部的弯矩图。
3—12 试不计算反力绘出梁的 M 图。
5
华南农业大学 水利与土木工程学院（College of water conservancy and Civil Engineering, SCAU）
1m
D 80
30
40 E
20 40
40 C F
80 E
40
A
解： （1） 求支座反力
B
40
∑F = 0 ∑M = 0 ∑F = 0
y A x
FC − 10 × 4 − 20 = 0 FA − FB = 0
⇒ FC = 60 kN ⇒ FC = 10 kN
（1） （2） （3）
FB ×1 − 50 − 10 × 4 × 6 − 20 × 10 = 0 ⇒ FB = 10 kN
（1）
《结构力学习题》(含答案解析)
第三章 静定结构的位移计算一、判断题：1、虚位移原理等价于变形谐调条件，可用于求体系的位移。
2、按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。
3、在非荷载因素(支座移动、温度变化、材料收缩等)作用下，静定结构不产生内力，但会有位移且位移只与杆件相对刚度有关。
4、求图示梁铰C 左侧截面的转角时，其虚拟状态应取：A.;; B.D.C.=1=15、功的互等、位移互等、反力互等和位移反力互等的四个定理仅适用于线性变形体系。
6、已知M p 、M k 图，用图乘法求位移的结果为：()/()ωω1122y y EI +。
M k M p 21y 1y 2**ωω( a )M =17、图a 、b 两种状态中，粱的转角ϕ与竖向位移δ间的关系为：δ=ϕ 。
8、图示桁架各杆E A 相同，结点A 和结点B 的竖向位移均为零。
a a9、图示桁架各杆EA =常数，由于荷载P 是反对称性质的，故结点B 的竖向位移等于零。
二、计算题：10、求图示结构铰A 两侧截面的相对转角ϕA ，EI = 常数。
q l l l /211、求图示静定梁D 端的竖向位移 ∆DV 。
EI = 常数 ，a = 2m 。
a a a 10kN/m12、求图示结构E 点的竖向位移。
EI = 常数 。
l l l /3 2 /3/3q13、图示结构，EI=常数 ，M =⋅90kN m , P = 30kN 。
求D 点的竖向位移。
P 3m 3m 3m14、求图示刚架B 端的竖向位移。
ql15、求图示刚架结点C 的转角和水平位移，EI = 常数 。
q16、求图示刚架中Ｄ点的竖向位移。
EI ＝常数。
l/217、求图示刚架横梁中Ｄ点的竖向位移。
EI＝常数。
18、求图示刚架中D点的竖向位移。
E I = 常数。
qll l/219、求图示结构Ａ、Ｂ两截面的相对转角，EI＝常数。
l/23l/320、求图示结构A、B两点的相对水平位移，E I = 常数。
ll21、求图示结构B点的竖向位移，EI = 常数。
西北工业大学飞行器结构力学电子教案7资料
q23 0
同理可得 q12 、q31 也都等于零 。 所以，对三角形板：
q12 q23 q31 0
三角形板在受剪板式计 算模型中是不受力的。
（2）长方形板的平衡
长方形板四个边上的四个未知剪流q12、q14、 q32、q34，板在其作用下处于平衡 由平面力系有三个平衡方程，可得：
采用了上述简化假设的受剪板式薄壁结构计算模型中，只 包含两类结构元件：承受轴力的杆和承受剪流的板，杆和板之 间只有剪流作用。
▄ 受剪板式薄壁结构计算模型的几个例子。
图(a)机身圆形框，可以简化为由若 干段直梁所组成的受力模型
图(b)机翼，可以简化为由若干个盒式结构 组成的受力模型
机翼盒式模型
机身笼式计算模型
即杆子两端的轴力仅相当于一个独 N ( x) N12 q12 x 杆轴力沿杆轴线线性变化，其斜率为 立变量 。 N ( x) 因此，受剪杆相当于起一个约束。 q12 x
（4） 杆轴力的内力图，有4中可能。
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飞行器结构力学基础
——电子教学教案
西北工业大学航空学院 航空结构工程系
第七章
受剪板式薄壁结构内力和位移 计算
第二讲 7.3 静定平面薄壁结构内力计算
一、平面薄壁结构的组成分析
受剪板式薄壁结构的计算模型是由结点、杆和板元件组成。如果这些元件 的中心点和中线都在同一平面内，则称为平面薄壁结构，它只能承受作用在 此平面内的外载荷。
▄ 飞机薄壁结构典型元件受力分析及其理想化
（1）蒙皮
在结构作为一个整体的受力和传力过程中，蒙皮的主要作用是支承和传递由于剪 切和扭转而引起的剪应力，同时它还部分支承和传递由于弯曲而引起的正应力。正应 力主要由较强的长桁和突缘等纵向元件承担，蒙皮在这方面的作用是第二位的。因此， 在对蒙皮进行理想化的时候，假设蒙皮只承受并传递剪应力；蒙皮实际上具有的承受 并传递正应力的能力将人为地附加到纵向元件（如长桁）上去。 由于蒙皮壁厚一般很薄，可近似认 为蒙皮上的剪应力大小沿厚度方向不变化， 且剪应力沿厚度中线的切线方向。因为剪 应力的值沿厚度方向不变，所以可以用剪 应力沿厚度方向的合力 q = τ ×t 来替代剪 应力，称 q 为剪流，用半箭头表示。
结构力学第三章习题及答案精品资料
结构力学第三章习题及答案静定结构计算习题)解：首先分析几何组成：AB 为基本部分，EC 为附属部分画出层叠图，如图 (b)所示。
按先属附后基本的原则计算各支反力(c)图。
之後，逐段作出梁的弯矩图和剪力图。
3 — 1试做图示静定梁的M 、F Q 图。
36.67KNM 图（单位：KN/m）13.313.333—3试做图示静定刚架的内力（M 、F Q 、F N ）图，并校核所得结果解：（1）计算支反力F Ax =48kN （―） M A =60 KN ?m （右侧受拉） （2） 逐杆绘M 图 （3） 绘F Q 图 （4） 绘N 图）3—7试做图示静定刚架的内力（M 、F QF N ）图，并校核所得结果F Q 图（单F N 图（单20KN/m（5）校核：内力图作出后应进行校核。
（略）r P IT°'25qL0.25q|D解：(1)计算支反力FAx=20kN (J) F A y=38kN( T ) F B y=62kN( T )⑵逐杆绘M 图 ⑶绘F Q 图⑷(5)校核：内力图作出后应进行校核。
(略)做图示 静定刚 架的内38(MKN)F N 图(单位:KN )0.25qL£o ・ 25qL (£6220F Q 、 图，并校核所得结0.25qLF N图解：(1)计算支反力FAx=0.75qL (J) FAY=-0.25qL( ) FBY=0.25qL( T )(2) 逐杆绘於图(3) 绘F Q图(4) 绘N图(5) 校核：内力图作出后应进行校核。
(略) 3-11试做图示静定刚架的内力(力、Fo、F N)图，并校核所得结果解:(1) 计算支反力F BX=40KN (J) F AY=30KN ( T ) F B y=50kN( T )(2) 逐杆绘〃图(3) 绘F Q图(4) 绘N图(5) 校核：内力图作出后应进行校核。
(略)120解：1、由已知设抛物线方程为y=ax+bx+c 坐标系如图（a）所示，有图可以看出，x=0 y=0 ； x=10 y=4 ； x=20 y=0 可以求得M图（单位:KN/m）3-17试求图示抛物线三钱拱的支座反力,501 24y X25524y X25_5X D5m0.4F N81 =-5分析桁架的几何组成：此桁架为简单桁架，由基本三角形 345按二元体规则依 次装入新结点构成。
西北工业大学机械原理课后答案第3章-1
第三章 平面机构的运动分析题3-3 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P ij 直接标注在图上) 解：1P 13(P 34)13∞题3-4 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3.P 13P 23P 363D 652C 4B P 16A 1P 12解：1〕计算此机构所有瞬心的数目152)1(=-=N N K2〕为求传动比31ωω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。
3〕传动比31ω计算公式为：1316133631P P P P =ωω题3-6在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm ，l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求：231） 当φ=165°时，点C 的速度Vc ；2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3） 当Vc=0时，φ角之值〔有两个解〕 解：1) 以选定比例尺,绘制机构运动简图。
(图3-3 ) 2〕求V C ，定出瞬心P 13的位置。
如图3-3〔a 〕s rad BP ll v l AB AB B 56.21323===μωω s m CP v l C 4.0313==ωμ 3〕定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置。
因为BC 线上速度最小的点必与P 13点的距离最近，所以过P 13点引BC 线延长线的垂线交于E 点。
如图3-3〔a 〕s m EP v l E 375.0313==ωμ4〕当0=C v 时，P 13与C 点重合，即AB 与BC 共线有两个位置。
作出0=C v 的两个位置。
量得 ︒=4.261φ ︒=6.2262φ题3-12 在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动。
试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点的速度及加速度。
解：a)速度方程：32233C C C B C B C v v v v v +=+=加速度方程：r C C k C C C t B C n B C B t C nC a a a a a a a a 232323333++=++=+b) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+c) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+题3-14 在图示的摇块机构中，已知l AB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm 。
(完整版)西北工业大学航空学院结构力学课后题答案第二章结构的几何组成分析
第二章结构的几何组成分析2-1分析图2-27所示平面桁架的几何不变性，并计算系统的多余约束数。
(a)(a)解：视杆为约束，结点为自由体。
C＝11，N＝7×2＝14f =11－7×2＋3=0该桁架布局合理，不存在有应力的杆，故为无多余约束的几何不变系。
(b)(b)解：视杆和铰支座为约束，结点为自由体。
C＝9＋2＋1＝12，N＝6×2＝12f ＝12－6×2＝0该桁架布局合理，不存在有应力的杆，故为无多余约束的几何不变系。
(c)(c)解：视杆和铰支座为约束，结点为自由体。
C＝10＋2×2＝14，N＝6×2＝12ｆ＝14－12＝2该桁架为有两个多余约束的几何不变系。
1217(d)(d)解：视杆和铰支座为约束，结点为自由体。
C ＝30＋3＝33，N ＝17×2＝34ｆ＝33－34＝-1故该桁架为几何可变系。
(e)(e)解：视杆为约束，结点为自由体。
C ＝13，N ＝8×2＝16ｆ＝13－16＋3＝0将1-2-3-4、5-6-7-8看作两刚片，杆3-6、杆2-7、杆4-5相互平行，由两刚片原则知，为瞬时可变系统。
6 (f)(f)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。
C ＝22＋3×2＝28，N ＝14×2＝28ｆ＝28－28＝0将12-13-14、7-11-12、1-2-3-4-5-6-7-8-9-10看作三刚片，三刚片由铰7、铰12、铰14连结，三铰共线，故该桁架为瞬时可变系统。
(g)(g)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。
C＝24＋4×2＝32，N＝16×2＝32ｆ＝32－32＝0由于杆15-14-3、杆12-11-4、杆9-5相交于一点，故该桁架为瞬时可变系。
(h)(h)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。
C＝12＋2×2＝16，N＝8×2＝16ｆ＝16－16＝0该桁架布局合理，加减二元体之后，无有应力的杆，故该桁架为无多余约束的几何不变系。
(2024版)西北工业大学航空学院结构力学课后题答案第四章-力法
可编辑修改精选全文完整版第四章 力法4-1 利用对称与反对称条件，简化图4-15所示各平面刚架结构，要求画出简化图及其位移边界条件。
P P(a)(a)解：对称结构，在对称载荷作用下，在对称轴上反对称内力为零。
由静力平衡条件∑=0X可得23P N =再由两个静力平衡条件，剩余4个未知力，为二次静不定。
本题中通过对称性条件的使用，将6次静不定的问题转化为2次静不定。
1PP(b)(b)解：对称结构，在反对称载荷作用下，在对称轴上对称的内力为零。
受力分析如图所示有2根对称轴，结合平衡方程，剩下三个未知数，为3次静不定。
本题中通过对称性条件的使用，将6次静不定问题转化为3次静不定。
(c)(c)解：对称结构，在对称载荷作用下，在对称轴上反对称内力为零。
有一根对称轴，减少了两个静不定度本题中通过对称性条件的使用，将3次静不定问题转化为1次静不定。
4-2图4-16所示桁架各杆的EA均相同，求桁架各杆的内力。
(a)(a)解：1、分析结构静不定次数。
结构有4个结点8个自由度，6根杆6个约束，3个外部约束。
因此结构静不定次数为1，f=1。
2、取基本状态。
切开2-4杆，取<P>,<1>状态，各杆内力如图。
1234P-P √2P<P>1234P<1>11√22√22√22√22计算影响系数∑=∆EAl N N i p P 11()2422222+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯=EA Pa P P EA a ∑=EAl N i1211δ()22222142222+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯=EA a EA a 列正则方程：()()02242221=+++P X解之()P X 42321-=3、由11N X N N P +=，得()P X N 423220112-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+= ()P X P N 42212113+=⋅+=()P X N 423220114-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+=()P X N 423220123-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+=()P X N 423210124-=⋅+=()P X P N 42122134+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+-=4、校核。
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第三章 受剪板式薄壁结构内力和位移计算3-1分析下图所示各平面薄壁结构的几何不变性，并计算多余约束数f 。
1(a)(b)(c) (d)(e) (f)分析：平面四边形板f=1，三角板f=0；一个“内十字”结点增加一次静不定。
结构分析有：增加元件法，去掉约束法。
解：(a)几何不变系统，有多余约束f=8.增加元件法：将开洞处的一块板补全，则系统有9个“内十字”结点。
因而f=9-1=8.(b)几何不变系统，有多余f=5.增加元件法：将开洞处的一块板补全，切开端口杆的杆端处连上，则系统有4个“内十字”结点，外部多余约束数为3，对于端口切开的杆：丁字节点6处为零力杆端切开与否对静不定次数无影响，而处于“内十字”结点处的5处，则解除一次静不定。
因而f=4+3-1-1=5.(c)几何不变系统，有多余约束f=4.有4个“内十字”结点。
因而f=4.(d)几何不变系统，有多余约束f=3.增加元件法：将开洞处的一块板补全，则系统有4个“内十字”结点。
因而f=4-1=3.(e)几何不变系统，有多余约束f=21.有21个“内十字”结点。
因而f=21.(f)几何不变系统，有多余约束f=12.有12个“内十字”结点。
因而f=12.3-2分析下图所示空间薄壁结构的几何不变性，并计算多余约束数f。
(a)(b)(c) (d)(e)(f)(g) (h)6(i)(j)67(k)(l)78(m)(n)(o)分析：三缘条盒段若以四边形面与基础连接则有1次静不定（进行结构分析：视结点为自由体有3个自由度，板和杆各自起一个约束作用），若以三边与基础相连则为无多余约束的静定结构；对于一端固定的一段空心薄壁结构，端框有n个结点，其静不定次数为(n-3),故单边连接的四缘条盒段有1次静不定；对于四缘条盒段若以相邻两面和基础相连则由结构分析可知有3次静不定；对于三缘条盒段若以一边为三角形另一边为四边形和基础相连则由结构分析可知有2次静不定，若以双边四边形形式连接三缘条盒段则静不定次数为3。
解：(a)几何不变系统，多余约束数f=4。
增加元件法：将开洞处的板1-2-3-4补全，为5个单边连接的四缘条盒段。
因而f=5-1=4。
(b)几何不变系统，多余约束数f=3.增加元件法：将开洞处的板1-2-5-6、2-3-4-5补全，依次为一个三缘条盒段以四边形面与基础连接有1次静不定和四个四缘条盒段单边连接有1次静不定。
因而f=1+4-2=3.(c) 几何不变系统，多余约束数f=4.一个单边连接四缘条盒段，一个双边连接四缘条盒段。
因而f=1+3=4.(d)几何不变系统，多余约束数f=3.一个单边连接三缘条盒段，一个双边连接四缘条盒段。
因而f=3.(e)几何不变系统，多余约束数f=8.一个单边连接三缘条盒段，两个双边连接四缘条盒段，一个双边连接三缘条盒段。
因而f=2×3+2=8.(f) 几何不变系统，多余约束数f=2.进行结构分析，短的四缘条盒段与基础为单边连接静不定次数为1，在此基础上增加了4个结点，5个板，8根杆。
因而f=1+5+8-4×3=2.(g) 几何不变系统，多余约束数f=2.以自由短四缘条盒段为基础，静定结构；以四边形形式单边连接三缘条盒段，静不定次数为1；单边连接四缘条盒段，静不定次数为1。
因而f=1+1=2.(h) 几何不变系统，多余约束数f=10.以四边形形式单边连接三缘条盒段，静不定次数为1；连个双边连接的四缘条盒段，静不定次数为2×3；双边四边形形式连接三缘条盒段，静不定次数为3。
因而f=1+2×3+3=10.(i) 几何不变系统，多余约束数f=2.两个以单边四边形方式连接的三缘条盒段。
f=2×1=2.(j)几何不变系统，多余约束数f=5.单层端框有六个结点的有一个隔框笼式结构静不定次数为1；单端固定的单层端框有六个结点的有一个隔框笼式结构静不定次数为（6-3+1）.因而f=1+（6-3+1）=5。
(k) 几何不变系统，多余约束数f=3.单端固定的单层端框有六个结点的空心笼式结构静不定次数为（6-3）。
因而f=3.(l) 几何不变系统，多余约束数f=14.为两个单端固定的单层端框有八个结点的有两个隔框笼式结构静不定次数2×（8-3+2）.因而f=14.(m)几何不变系统，多余约束数f=7.单端固定的单层端框有八个结点的空心笼式结构静不定次数（8-3）；增加元件法：将开洞处的板补全后为单端固定的单层端框有六个结点的空心笼式结构静不定次数（（6-3）-1）。
因而f=7.(n) 几何不变系统，多余约束数f=32.一个三缘条盒段以四边形面与基础连接结构静不定次数为1；七个单边连接的四缘条盒段结构静不定次数为7；七个四缘条盒段双边连接结构静不定次数为7×3；再加两根杆和一个四边形板，三个约束。
因而f=1+7+7×3+3=32.(o) 几何不变系统，多余约束数f=31.一个自由的单层端框有10个结点的空心笼式结构为静定结构；三个单端固定的单层端框有10个结点的空心笼式结构静不定次数为3×（10-3）；增加元件法：将开洞处的板补全后为依次连接两个单端固定的单层端框有9个结点的空心笼式结构静不定次数 2×（（9-3）-1）.因而f=31.3-3 平面薄壁结构的形状、尺寸及受载情况如下图所示。
求各元件内力并作内力图。
2(a) (b)(c) (d)1234567P aa aa1234578aaPP2P2P(e) (f)PPaaa2a2345678(g)(a)解：(a)静定结构。
零力杆端：023=-N ，014=-N ，043=-N ，012=-N 。
取2-3杆aP q =；取杆3-4a Pb qb N /34==-； 取1-2杆a Pb qb N /21==-；取1-4杆P qa N ==-41校核总体平衡，满足。
内力图：(b)静定结构。
零力杆端：0,0,0234312===---N N N .取总体平衡分析得：P N P N =-=--1241, 取2-3杆cP q 223=；取2-1杆P N =-21,cP q =； 从而c P q q q 2//23214==；取1-4杆1414/2N q c P P -=-=-；验证结构剩余局部3-4杆的平衡，满足。
内力图：PPb/aPb/aq=P/aP(c)静定结构。
零力杆端：0,0,0,0,0,0653654343212======------N N N N N N 分析总体平衡得：P N P N ==--4521, 对称结构，受对称载荷，内力具有对称性。
取1-2杆q=P/c;取2-3杆c Pb qb N /23==-； 取1-6杆c Pb N /16=-验证结构剩余局部3-6杆的平衡，满足。
内力图：PP P0.5P(d)静定结构。
零力杆端：,0,0,0,0,0,0,0,0,0,09687986545968949924323===========-----------N N N N N N N N N N N分析总体平衡得P N P N ==--6721,. 对称结构，受对称载荷，内力具有对称性。
a P q /=；取4-9杆，取3-4杆，a Pb qb N /34==-；取2-3杆，P qa N ==-32；取1-2杆，012=q ；取2-9杆，a Pb qb N /92-=-=-PPPb/cPPq=P/cq=P/cPb/c取结点2，12-N 32-N ,P N N ==--3212.验证其余局部结构平衡，满足。
内力图：(e)静定结构。
零力杆端：0,0,0,063345445====----N N N N取4-5杆得0=q ,即4-3-6-5板上无剪流分布。
从而043=-N ，则320N -=取总体平衡60M =∑，得122N P -=-， 取结点2 得272P N -=，232P N -=- 取杆3-2，有02P q a=取杆6-3，有632P N -=-校核总体平衡，满足。
内力图：PPP PPPPb/aPb/aq=P/aq=P/a(f)静定结构。
零力杆端:.0,00,0,0,0,0,02152233454568767========--------N N N N N N N N杆3-4 2P q a=杆2-3 232N q a P -=-=- 杆5-4 542N q a P -== 杆7-6 32Pq a=， 杆5-6 5632N q a P -== 杆8-7 8732N q a P -=-=- 节点5 有 522N P -= ，58N P -= 杆2-5 122q a q a P += ，得 1P q a= 杆1-2 211N q a P -=-=-杆1-8 8110N q a P -++= ，得812N P -=- 校核总体平衡，满足。
内力图：0.5PP(g)静定结构。
零力杆端：,0,0,0,0,0,0,05654348576877121========--------N N N N N N N N取2-3杆得P N =-32;取结点2得''2821,22N P N P --=-=; 取1-2杆得12q a =;取1-7杆得P N 2217=-; 取3-4杆得aPq 221=； 取3-8杆得P a a Pa aq a a q N 22218338==⨯==--; 取结点8得P N 278=-;取7-8杆得aP q 222=； 取2-8杆得82128N q a N --=-+=; 取结点8得P N N 22858-=-=--;PP2P杆3-434q-==则38qa-=，544qa-=内力图：3-4空间薄壁结构的形状、尺寸及受载情况如下图，求各元件的内力并作内力图。
1H(a)(b)2PP2P(c) (d)HH 1(e) (f) 解：(a)静定结构，受自平衡力系。
零力杆端:2343321234144121873767267656487858856515--------------------N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、由杆1-2，2-3，3-4，8-7，1-4，5-8，知六个面的剪流大小相等，记为q 取2-6杆，由P Lq=2得LP q 2=; 分别取其余各杆进行分析可得:P N P N P N P N =-==-=----73845162,,, 内力图:(b)静定结构。
零力杆端:843414437323326212412151,,,,,,,,,,,------------N N N N N N N N N N N N记面1-2-6-5内剪流为1q ，面2-3-7-6内剪流为2q ，面4-3-7-8内剪流为3q ，面1-4-8-5内剪流为4q取杆1-2 有1q q = ， 取杆4-3 有3q q = 取杆2-3 有22231H q q qH == ， 取杆1-4 有14142H q q q H == 取杆2-6 有21()H q qL P H += 得112()PH q L H H =+ 取杆1-5 有1512()0H qq L N H -++= 得1512PH N H -=- 取杆3-7 有273231()()H N q q L qq L P H -=-+=-+=- 取杆4-8 有11843422()()H PH N q q L q q L H H -=+=+= 内力图:PPPP(c)静定结构。