华中科技大学力学系板壳力学大作业 2012年12月
结构力学大作业(华科)
一、 任务1. 求解多层多跨框架结构在竖向荷载作用下的弯矩以及水平荷载作用下的弯矩和各层的侧移。
2. 计算方法:(1)用近似法计算:水平荷载作用用反弯点法计算,竖向荷载作用采用分层法和二次力矩分配法计算。
(2)用电算(结构力学求解器)进行复算。
3. 就最大相对误差处,说明近似法产生误差的来源。
4. 将手算结果写成计算书形式。
二、 结构形式及各种资料 1. 计算简图:如图1所示。
2. 基本计算参数材料弹性模量:723.210/h E kN m =⨯ 竖向荷载: 21=23/g kN m ,22=20/g kN m水平荷载:=32p F kN1,2=18P F kN3. 荷载分组:(1)计算水平荷载(见图2); (2)计算竖向恒载(见图3);F F F F F 图1计算简图 图2 水平荷载作用q 2q 1图3 竖向荷载作用三、计算内容水平荷载1、反弯点法(1) 求柱的剪力由所给数据可得各层梁柱的线刚度(单位:kN ·m)如下表:Q14Q25Q36第四层柱;F Q47 = F Q58 =F Q69 = 50/3kN 第三层柱;F Q710= F Q811= F Q912= 82/3kN 第二层柱;F Q1013= F Q1114= F Q1215= 114/3kN 第一层柱;F Q1316= F Q1417= F Q1518= 146/3kN (2) 求柱的弯矩第五层柱;M 14 = M 41 = M 25= M 52 = M 36 = M 63 = 6×3/2 = 9kN ·m 第四层柱;M 47= M 74= M 58= M 85= M 69= M 96= 50/3×3/2 = 25kN ·m 第三层柱;M 710= M 107= M 811= M 118= M 912= M 129= 82/3×3/2 = 41kN ·m 第二层柱;M 1013= M 1310= M 1114= M 1411= M 1215= M 1512= 114/3×3/2 = 57kN ·m 第一层柱;M 1316= M 1417= M 1518= 146/3×4.8/3 = 77.87kN ·m M 1613= M 1714= M 1815=146/3×2×4.8/3 = 155.74kN ·m (3) 求梁的弯矩分别取结点1、2为隔离体 M =9kN ·mM M23∑M2=0 M21=3kN·m23=6kN·mM25同理可得其它梁各端弯矩;M 32=9kN·m M45=34kN·mM54=11.33kN·mM56=22,67kN·mM65=34kN·mM 78=66kN·mM87=22kN·mM89=44kN·mM98=66kN·mM 1011=98kN·mM1110=32.67kN·mM1112=65.33kN·mM1211=98kN·mM 1314=134.87kN·mM1413=44.96kN·mM1415=89.91kN·mM1514=134.87kN·m弯矩图如下:(4) 求每层的位移第五层;取如下基本结构图与上图图乘得第五层水平位移;5=3×3/2/3×(9+25+41+57)/EI 其它柱+4.8×(2×16.8×155.74-2×12×77.87+12×155.74-16.8 ×底柱×10-3m同理可得其它层水平位移; 第四层;4=3×3/2/3×(25+41+57)/EI 其它柱+4.8×16.8 (2×13.8×155.74-2×9×77.87+9×155.74-13.8 ×77.87)/6EI 底柱 =17.14×10-3m第三层;X 3=3×3/2/3×(41+57)/EI 其它柱+4.8×(2×10.8×155.74-2×6×77.87+6×155.74-10.8 ×77.87)/6EI 底柱 =13.43×10-3m第二层:X 2=3×3/2/3×57/EI 其它柱+4.8×(2×7.8×155.74-2×3×77.87+3×155.74-7.8 ×77.87)/6EI 底柱 =9.51×10-3m第一层;X 1=4.8×4.8/2×155.74/2/ EI 底柱 =5.37×10-3m2、结构力学求解器计算参数:结点,1,0,0结点,2,0,4.8结点,3,0,7.8结点,4,0,10.8结点,5,0,13.8结点,6,0,16.8结点,7,4.8,0结点,8,4.8,4.8结点,9,4.8,7.8结点,10,4.8,10.8结点,11,4.8,13.8结点,12,4.8,16.8结点,13,7.2,0结点,14,7.2,4.8结点,15,7.2,7.8结点,16,7.2,10.8结点,17,7.2,13.8结点,18,7.2,16.8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单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,7,8,1,1,1,1,1,1单元,8,9,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,1,1,1,1单元,10,11,1,1,1,1,1,1单元,11,12,1,1,1,1,1,1 单元,13,14,1,1,1,1,1,1单元,14,15,1,1,1,1,1,1 单元,15,16,1,1,1,1,1,1单元,16,17,1,1,1,1,1,1 单元,17,18,1,1,1,1,1,1单元,2,8,1,1,1,1,1,1 单元,8,14,1,1,1,1,1,1单元,3,9,1,1,1,1,1,1单元,9,15,1,1,1,1,1,1单元,4,10,1,1,1,1,1,1 单元,10,16,1,1,1,1,1,1单元,5,11,1,1,1,1,1,1 单元,11,17,1,1,1,1,1,1单元,6,12,1,1,1,1,1,1单元,12,18,1,1,1,1,1,1结点支承,7,6,0,0,0,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,13,6,0,0,0,0结点荷载,2,1,32,0结点荷载,3,1,32,0结点荷载,4,1,32,0结点荷载,5,1,32,0结点荷载,6,1,18,0单元材料性质,1,1,8E6,1.67E5,0,0,-1单元材料性质,6,6,8E6,1.67E5,0,0,-1单元材料性质,11,11,8E6,1.67E5,0,0,-1单元材料性质,2,5,6.48E6,1.09E5,0,0,-1单元材料性质,7,10,6.48E6,1.09E5,0,0,-1单元材料性质,12,15,6.48E6,1.09E5,0,0,-1单元材料性质,16,25,3.6E6,0.61E5,0,0,-1内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆端 1 杆端 2--------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------1 91.6477957 41.5868667 -139.956636 91.6477957 41.5868667 59.66032412 60.2178903 20.9136559 -20.1687023 60.2178903 20.9136559 42.57226553 35.6974411 17.9393052 -18.4335661 35.6974411 17.9393052 35.38434964 17.7785994 11.8540971 -9.13693405 17.7785994 11.8540971 26.42535745 6.31520023 5.62088082 -1.70037808 6.31520023 5.62088082 15.16226436 158.182837 56.3611802 -163.376605 158.182837 56.3611802 107.1570597 87.9743752 57.2464693 -81.0735487 87.9743752 57.2464693 90.66585938 38.5163078 39.1415323 -52.0686505 38.5163078 39.1415323 65.35594659 9.67843568 24.0410138 -29.9975315 9.67843568 24.0410138 42.125510010 -0.93769305 10.0271528 -10.0474779 -0.93769305 10.0271528 20.033980511 -249.830632 48.0519530 -149.963820 -249.830632 48.0519530 80.685554512 -148.192265 35.8398747 -46.0504376 -148.192265 35.8398747 61.469186413 -74.2137490 24.9191623 -30.0370679 -74.2137490 24.9191623 44.720419114 -27.4570351 14.1048889 -13.6313729 -27.4570351 14.1048889 28.683293915 -5.37750718 2.35196635 0.96683431 -5.37750718 2.35196635 8.0227333616 -11.3267892 -31.4299053 79.8290265 -11.3267892 -31.4299053 -71.034519117 -12.2120783 -101.638367 117.196089 -12.2120783 -101.638367 -126.73599218 -29.0256493 -24.5204491 61.0058316 -29.0256493 -24.5204491 -56.692324319 -10.9207123 -73.9785166 86.0421854 -10.9207123 -73.9785166 -91.506254420 -25.9147918 -17.9188417 44.5212837 -25.9147918 -17.9188417 -41.489156721 -10.8142733 -46.7567139 53.8643213 -10.8142733 -46.7567139 -58.351792022 -25.7667836 -11.4633991 28.1257354 -25.7667836 -11.4633991 -26.898580623 -11.7529226 -22.0795279 25.2744073 -11.7529226 -22.0795279 -27.716459624 -12.3791191 -6.31520023 15.1622643 -12.3791191 -6.31520023 -15.150696725 -2.35196635 -5.37750718 4.88328387 -2.35196635 -5.37750718 -8.02273336-----------------------------------------------------------------------------------------------电算弯矩图59.66-139.9642.57-20.1735.38-18.4326.43-9.1415.16-1.70107.16-163.3890.67-81.0765.36-52.0742.13-30.0020.03-10.0580.69-149.9661.47-46.0544.72-30.0428.68-13.638.020.97-71.0379.83-126.74117.20-56.6961.01-91.5186.04-41.4944.52-58.3553.86-26.9028.13-27.7225.27-15.1515.16-8.024.88位移计算杆端位移值 ( 乘子 = 1)----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆端 1杆端 2---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码水平位移竖直位移转角水平位移竖直位移转角-----------------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00506450 0.00005499 -0.001153962 0.00506450 0.00005499 -0.00115396 0.00849562 0.00008287 -0.000845653 0.00849562 0.00008287 -0.00084565 0.01105299 0.00009939 -0.000612394 0.01105299 0.00009939 -0.00061239 0.01277797 0.00010762 -0.000374475 0.01277797 0.00010762 -0.00037447 0.01373952 0.00011055 -0.000189226 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00504940 0.00009491 -0.000807957 0.00504940 0.00009491 -0.00080795 0.00845692 0.00013564 -0.000675948 0.00845692 0.00013564 -0.00067594 0.01101843 0.00015347 -0.000493099 0.01101843 0.00015347 -0.00049309 0.01274361 0.00015795 -0.0003261910 0.01274361 0.00015795 -0.00032619 0.01372302 0.00015752 -0.0001887611 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00504126 -0.00014990 -0.0009956212 0.00504126 -0.00014990 -0.00099562 0.00844964 -0.00021851 -0.0007834313 0.00844964 -0.00021851 -0.00078343 0.01101122 -0.00025286 -0.0005813714 0.01101122 -0.00025286 -0.00058137 0.01273577 -0.00026558 -0.0003742315 0.01273577 -0.00026558 -0.00037423 0.01372145 -0.00026807 -0.0002505216 0.00506450 0.00005499 -0.00115396 0.00504940 0.00009491 -0.0008079517 0.00504940 0.00009491 -0.00080795 0.00504126 -0.00014990 -0.0009956218 0.00849562 0.00008287 -0.00084565 0.00845692 0.00013564 -0.0006759419 0.00845692 0.00013564 -0.00067594 0.00844964 -0.00021851 -0.0007834320 0.01105299 0.00009939 -0.00061239 0.01101843 0.00015347 -0.0004930921 0.01101843 0.00015347 -0.00049309 0.01101122 -0.00025286 -0.0005813722 0.01277797 0.00010762 -0.00037447 0.01274361 0.00015795 -0.0003261923 0.01274361 0.00015795 -0.00032619 0.01273577 -0.00026558 -0.0003742324 0.01373952 0.00011055 -0.00018922 0.01372302 0.00015752 -0.0001887625 0.01372302 0.00015752 -0.00018876 0.01372145 -0.00026807 -0.00025052-----------------------------------------------------------------------------------------------电算位移图竖向恒载1.分层法(1)确定计算简图。
板壳力学
e3
1 u3 1 H 3 1 H 3 u1 u2 H 3 H 3 H1 H 3 H 2
H 2 u2 H1 u1 e12 H H H H1 2 2 1
H1 u1 H 3 u3 e31 H H H H 3 1 1 3
下壳面
两个曲面所限定的物体,如果曲面之间的距离比物体的其他尺寸较小, 就称为壳体。 这两个曲面称为壳面。 距两壳面等远的点所形成的曲面,称为中曲面,简称中面。
5
分项
荷载 几何 变形 内力
板
横向 薄 小变形 弯曲内力
壳
三向以法向为主 薄 小变形 弯曲内力 + 膜力
6
假设1、垂直中面方向的线应变可以不计。
所以 pp1 向 pp2 的转角总共是:
1 u2 u1 H1 R12
27
同样 pp2 向 pp1 的转角总共是:
1 u1 u 2 H 2 R21
两式相加 得:
e12
将(19 – 5)式代入:
1 u2 u1 1 u1 u2 H1 R12 H 2 R21
H1 u3 H1 H 3
26
现在考虑切应变,以直角 由于
p1 pp2 的切应变 e12 为例:
u 2 ,pp1
(u2
在 面内向
pp2
的转角为:
由于
u2 ds1 ) u2 u2 1 u2 s1 ds1 s1 H1 u1 u pp1 向pp2 转动 1 ,也 就是 u1 , pp1 离 pp2 的转角为 R12 R12
由以上得出的
e1 与 e12 ,将角码1、2、3及 、、
板壳力学第十五章
板壳力学第十五章引言本文档将介绍板壳力学的第十五章内容。
在前面的章节中,我们已经学习了板壳的基本概念、力学模型以及几何特征。
本章将进一步探讨板壳的应力分析、扭曲理论以及计算方法。
应力分析在板壳的应力分析中,我们首先要了解板壳内各点的应力分布情况。
板壳内通常存在弯曲应力、切应力以及膜应力。
通过应力分析,我们可以确定板壳在不同载荷下的承载能力,从而保证结构的安全性。
弯曲应力板壳的弯曲应力主要是由于横向弯曲引起的。
我们可以使用横向剪力板壳理论来计算板壳内各点的弯曲应力分布。
该理论假设板壳内部各点的弯曲应力遵循一定的分布规律,通过求解偏微分方程,可以得到弯曲应力的解析解。
切应力板壳的切应力是由于剪切力引起的。
根据板壳的力学模型,我们可以通过基础的剪切变形理论来计算板壳内各点的切应力分布。
切应力的计算通常需要考虑剪切变形对板壳弯曲应力的影响,因此在应力分析中需要综合考虑弯曲和剪切效应。
膜应力板壳的膜应力是由于轴向力或压力引起的。
通过应力分析,我们可以确定板壳内各点的膜应力分布情况。
膜应力可以通过采用静力学方程或使用膜效应理论来计算。
膜应力的分布特征对于板壳的受力分析和设计非常重要。
扭曲理论除了考虑板壳的弯曲、剪切和膜效应外,扭曲也是板壳应力分析的重要因素之一。
在板壳的受力情况下,由于扭转力的作用,板壳将发生扭曲变形。
扭曲变形会导致板壳内部各点的应力分布发生变化,因此在应力分析中需要综合考虑扭曲和弯曲效应。
板壳的扭曲理论是基于理想弹性板壳的假设条件,通过求解偏微分方程,计算板壳内各点的扭转角度和扭转应力分布。
扭曲理论的应用可以帮助工程师更好地理解板壳的受力特性,从而进行合理的结构设计和分析。
计算方法在实际工程中,进行板壳力学的计算通常需要借助计算方法和工具。
以下是常用的计算方法:1.有限元方法:有限元方法是一种常见的数值计算方法,通过将复杂的结构划分成若干小的单元,利用单元的力学行为近似计算整个结构的受力情况。
华中科技大学土木工程及力学学院
华中科技大学土木工程与力学学院2012年统招硕士研究生复试工作安排(不含力学专业)根据研究生院的总体部署,我院2012年硕士研究生入学考试的复试工作(工程管理硕士除外)将于3月26日开始,报考专业学位工程管理硕士(代码125600)复试工作于4月4日开始。
为了有序地、稳妥地完成此项工作,现将全院复试工作安排如下:学院不再以邮寄等其它方式发2012年统招硕士研究生复试工作安排(力学专业)根据研究生院的总体部署,我系2012年硕士研究生入学考试的复试工作将于3月31日开始。
为完成好此项工作,现将力学系复试工作安排如下:2012年土木工程与力学学院研究生入学考试复试线力学专业可接收部分院内外优质调剂生,申请调剂的考生须满足以下条件:1、符合学校调剂要求,总分在340分以上;2、本科阶段学习过2门(含)以上力学专业核心课程且成绩优良;3、服从专业分配(力学有三个专业:流体力学、固体力学、工程力学);4、调剂申请截止日期为:3月26日17:00;5、复试名单将于3月27日17:00上网公布。
华中科技大学土木工程与力学学院2012年硕士研究生复试及录取工作细则2012年硕士研究生入学考试的复试工作即将开始,按照学校统一部署, 本着“公正、公平、公开”的原则,特制定以下复试及录取细则:1.学院成立研究生招生工作领导小组,对整个复试工作和录取进行统一领导。
2.根据学校和学院校划定的分数线,参加复试的生源比例一般按120%掌握(含调剂生)。
3.对以同等学力报考的考生,加强对本科专业课程和实验技能的考核,加试两门专业基础课程。
4.复试由专业课笔试、外语听力口试和综合面试三部分组成。
5.复试成绩总分为100分,由各分项成绩加权组成,即复试成绩=笔试成绩×40%+综合口试成绩×40%+听力及口试成绩×20%。
6.考生的总成绩由初试成绩和复试成绩加权组成,即总成绩=0.6×初试成绩/5+0.4×复试成绩。
板壳力学
P点
x f1 , , y f 2 , , z f , , 3
16
若令 0 , 0
得
即是关于 的一条曲线,继而可得 曲线族 同理可得 , 曲线族,总计可得三族曲线
12
,
构成曲面上曲线网 — 曲线坐标
M i , j
曲面上任意点
90 90 90
非正交曲线坐标 正交曲线坐标 主曲线坐标(主曲率线坐标)
13
例
2 2 2 x y R 0 1.隐式 xx 2. 参数式 y y R sin 坐标线(圆周线) z R cos 坐标线(母线)
45
1 k1 1 1 k2 1 壳体物理方程(19-18) s s (19-19) 21 12
板壳力学
Mechanics of Plate and Shell
第十九章 壳体的一般理论
2
第16次课内容
§19-3 §19-1
关于壳体的一些概念 曲线坐标与正交曲线坐标
3
§19-3 关于壳体的一些概念
定义 特征 假设 分类
4
一 定义
板
上板面 中面 中 曲面
壳
上壳面
下板面
下壳面
1 2 2
2 2 2 x y z d d d 1 2
1 2
x 2 y 2 z 2 d H 1d
MM 1
R1 d1
R1d1
2012年华中科技大学上半年工程力学实验试卷
2012年华中科技大学上半年工程力学实验试卷(回忆版)考试时间:6月28日,7:00PM ,150分钟,闭卷考试题目全部为大题一.在理论力学实验中的用“三线摆”法验证均质圆盘转动惯量理论公式这个实验中 三线摆在线性振动范围内圆盘转动惯量计算公式为2224c mgr T J l π=请解释式子中各个物理量的的物理意义二.低碳钢拉伸实验中,试样所经历的各个阶段的名称?三.是一道计算题,在低碳钢拉伸实验中,给出了试样的断面的收缩率,实验图像出现水平线时的力的大小F b ,试样的直径,实验断裂时的力F d.求断裂时候的应力σd 和抗拉强度σb四.在铸铁压缩实验,铸铁试样破裂后,断口的形貌描述。
并解释原因。
五.在铸铁拉伸实验,铸铁试样破裂后,断口的形貌描述。
并解释原因。
六.在扭转实验中,给出6组数据,用均值法求G ,就是逐级加载法。
七.说出用 计算抗扭强度的原因。
八.考察的是下面图中的公式:b bP 34T Wτ=九.告诉你这个是等强度梁,h,弹性模量E,R1处的线应变,一个阿尔法角等。
考察的是书上75到78面的公式。
十.弯扭组合内力素分离问题掌握几种常见的组桥方式的读数与应变片的应变的关系,书上97到99面的公式推导。
考试总体而言比较简单,主要考察一些材料力学的内容。
步骤基本上没考,注意事项也木有希望通过这个能给以后学弟学妹们一个参考方向,不用担心到底具体是个什么情况!!8 对于低碳钢拉伸进入局部变形阶段的力学行为,如下论述中正确的是: AA 试验曲线开始下降,试件的应力开始减小B试验曲线开始下降,试件的应变开始减小C试件局部出现颈缩现象,名义应力增大 D 试件局部出现颈缩现象,真实应力增大9 有关铸铁材料的强度和刚度,如下四条论断中不正确的是: AA铸铁的拉伸刚度小于压缩刚度B铸铁的抗压强度大于抗扭强度 C 铸铁的抗扭强度大于抗拉强度 D 铸铁试件扭转试验中断裂,其实是被拉断10 在低碳钢弹性模量的测定实验中,先施加一个较小的初始载荷,然后测量应力与应变之间的比例关系。
《板壳力学》课件
2 板壳的特点
3 板壳的分类
板壳具有高强度、轻量化、 刚度高、形状复杂、适应 性广等特点,能够承受各 种力学加载。
根据形状、边界条件和受 力特点,板壳可以分为不 同类型,例如矩形板壳、 环形板壳和扭转板壳。
板壳的力学模型和假设
力学模型
板壳的力学模型可以采用理想 化的弹性平面假设,简化了计 算过程,但仍能准确描述板壳 的弯曲和扭转行为。
假设条件
在板壳的力学分析中,我们通 常假设板壳是薄的、具有轴对 称性、材料均匀等条件。
应力假设
为了简化计算,我们通常假设 板壳处于平面应力状态,通过 选择适当的应力假设来近似描 述实际应力分布。
板壳的受力分析方用解析方法进行板壳的受力分析,得到精确的应力和位 移解。
在工程领域,板壳结构广泛应用于汽车车身、 桥梁、储罐、压力容器等领域,具有重要的实 际价值。
航空航天领域
在航空航天领域,板壳结构被应用于飞机机身、 卫星反射镜和火箭燃烧室等部件的设计和制造。
科学研究
对板壳力学的研究不仅在应用层面有重要价值, 还为理论研究和学科发展提供了深厚的基础。
总结和展望
通过本节课的学习,我们深入理解了板壳力学的基本概念、力学模型、受力 分析和稳定性分析等内容。
挠度测量
通过测量板壳的挠度,可以了解 其承载能力和变形情况,在实际 工程中具有重要的应用价值。
失稳分析
失稳分析用于研究板壳的失稳模 态和失稳行为,为结构设计和优 化提供了重要依据。
板壳的应用领域和实际案例
建筑领域
板壳结构广泛用于建筑物的屋盖、墙面、地板 等部位,提供了美观、高效的结构解决方案。
工程领域
2
数值方法
为了解决复杂的板壳结构问题,可以利用数值方法,如有限元分析,对板壳进行数值模拟和 求解。
华中科技大学——结构力学题库及详解
结构力学第一题绪论和基本概念1.从几何角度来看,结构可分为哪几类?()A.杆系结构、板和壳结构和实体结构B.复杂的杆系和板壳C.飞机蒙皮D.轮船发动机2.何为结构?()A. 建筑物中门、窗。
B.建筑物中承受载荷而起骨架作用的部分。
C. 建筑物中玻璃。
D. 建筑物中水泥。
3.结构力学中的杆是指()A. 一个方向的尺寸远小于其它两方向的尺寸的构件。
B. 一个方向的尺寸远大于其它两方向的尺寸的构件。
C.三个方向的尺寸几乎相等。
D. 曲面构件。
4.计算简图是指()A建筑结构平面设计图。
B. 建筑结构三维立体图。
C. 用一个简化的图形来代替实际结构。
D实际建筑结构效果图5.选择计算简图的原则是()A把实际构件变为平面结构。
B.计算越简单越好C. 保留实际构件所有的材料。
D从实际出发,分清主次,略去细节。
6.结构力学中的外力类型有()A集中力、分布力和外力矩。
B. 应力、分布力和力矩。
C. 集中力、剪力和力矩。
D集中力、分布力和轴力。
7.结构力学中杆件简化是用()A. 其中性轴表示B. 其形心表示C.其轴线表示D. 其实际图形表示8.结构力学中按计算简图分类,可分为()A. 砖石、钢混、钢结构和高层结构。
B. 砌体结构、多层结构。
C. 蒙皮结构、拱和组合结D.梁和钢架、桁架、拱和组合结构。
1. A2. B3. B4. C5. D6. A7. C8. D第二题单选题(几何组成分析内力计算)1.用几何组成规则分析图示体系是:( ):A.无多余约束的几何不变体系;B.有多余约束的几何不变体系;C.可变体系;D.瞬变体系。
2.叠加原理用于求解静定结构时,需满足的条件是()。
A.位移微小且材料是线弹性的。
B.位移是微小的。
C.应变是微小的。
D. 材料是理想弹朔性的。
3. 图示结构是单跨静定梁的一种,称为()A.简支梁B.外伸梁C.悬臂梁D.多跨静定梁4.拱结构和曲梁的区别()A.截面形状不同B. 材料不同C.在竖向荷载作用下有无水平推力D.轴线形状不同5. 下列结论哪些是正确的____:A.几何不变且无多余约束的体系其自由度为零;B.三个刚片之间用三个铰两两相连,组成无多余约束几何不变体系;C.两个刚片之间用一个铰和一根链杆相连,组成无多余约束几何不变体系;D.两个刚片之间用三根链杆相连,组成无多余约束几何不变体系;6. . 区别拱和梁的主要标志是________:A 杆轴线的形状B 弯矩和剪力的大小C 在竖向荷载作用下是否产生水平推力D 是否具有合理轴线7.大门雨蓬可选择的计算简图是()。
(完整版)140909板壳力学2
利用Bessel函数求解
求得临界荷载
第六章 薄板的稳定问题
能量法
§6-5 用能量法求临界荷载
薄板处于平面平衡状态是否稳定的判别: 若薄板受有横向干扰力而进入某一弯曲状态,在干
扰力除去后,它是否恢复原来的平面状态。
薄板处于平面平衡状态是否稳定的能量判别: 当薄板平面状态进入弯曲状态时,势能的增加
1 2
FTy
w y
2
dxdy
(b)
第五节 用能量法求临界荷载
能量法
对于平错力 FTxydy和FTyxdx 所做的功为:
可先按 450 方向的拉压力和伸缩,然后利用
(a)和(b)计算,得到:dW1
FTx
dy
1 2
w x
2
dx
1 2
2w 2
)
0
w C1Jn (x) C3xn cos n
(6-11)
结论:利用板边的两个边界条件,由(6-11)得出关 于的一组两个齐次线性方程。命该方程组的系数行列式 等于零,即为计算临界荷载的方程。
第四节 圆形薄板的压曲
求解过程
说明:当圆形薄板在中心有圆孔,并在板边和
由能量法求临界荷载的依据:
薄板从平面状态进入邻近的弯曲状 态时,纵向荷载所做的功等于形变势能 的增加。
第五节 用能量法求临界荷载
功能方程
形变势能的增加为薄板的全部弯曲形变势能。
功能方程:形变势能的增加等于纵向荷载所做的功。
V W 0 (6-12)
其中弯曲形变势能:
V
D 2
(Fx )C
华中科技大学 结构力学期末试题
华中科技大学土木工程与力学学院《结构力学》试卷2006-2007学年度第二学期成绩学号______________专业_____________班级____________姓名______ 对图示体系进行几何组成分析,并简要说明理由。
(14分)(a)(b)求图示桁架指定杆的内力。
(15分)P P分别绘出图示结构D 支座弯矩和B 支座左截面剪力的影响线。
(16分)图示梁在给定移动荷载作用下,求支座B 的最大反力值。
(10分)求图示结构C 点的竖向位移,EI=常数。
(15分)k=EI/l3l利用对称性计算图示结构(杆件的EI=常数): 画出基本结构; 写出力法方程计算出系数和自由项。
qql5.已知结构支座发生如图(a)所示的位移,并选取基本结构如图(b),试建立相应的力法方程,并求出系数和自由项。
设各杆EI=常数。
(15分)/2图(a)/21图(b)华中科技大学土木工程与力学学院《结构力学》试卷答案2006-2007学年度第二学期1、解:(a)钢片设置如图所示,两钢片之间由1,2,3三根不交于一点的链杆相连,因此该体系为没有多余约束的几何不变体系。
(b)去掉2个二元体之后,钢片的设置如图所示,三钢片之间由1,2,3三个不在一条线上的铰两两相连,因此该体系是没有多余约束的几何不变体系。
2、解:方法1:0y =∑ 2ycpF F = 作1-1截面,取左半部分:0y =∑ 1sin 45N p FF =α1N p F = (受拉)作2-2截面,取出隔离体:BM=∑ 22sin 2+cos 2+20N N p F a F a F a αα⨯⨯⨯=23N F F =-(受压)方法2:ycF0y =∑ 2ycpFF =作1-1截面,取左半部分。
0y =∑1N pF = (受拉)取右半部分:B M 0=∑22330p p Na F a F a F a ⨯-⨯-⨯=yc得:43Na pF F =-3Nb pF F =Nc pF F =取结点如图所示:F N1F NbN2F Nc由0y =∑2403p p p N F F F F +-+=2323p N F F =-=-⨯ (受压)3、解:M D 影响线F QB 左影响线214、解:yBF 的影响线如下所示,C0.831根据影响线,荷载的最不利位置如图所示,max 601600.83109.8yB F kN=⨯+⨯=5、解:2M p 图M 图22223444441121242324264222142 2481283 8cv ql l ql l lql l ql l l l EIEI EI ql l EI ql ql ql ql EI EI EI EI ql EI ⎡⎤⎡⎤⎡⎤∆=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦+⨯⨯=+++=6、解:取结构的基本体系如下: qq X 1X 1力法方程:11110p X δ+∆=M p 图11图1111112111222310 3l l EI l EI δ⎡⎤=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦=22133311112144382238 126 4p ql l l ql EI EI ql ql EI EI ql EI ⎡⎤⎡⎤-⨯∆=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=--=-7、解:力法方程:1111c X δ+∆=-∆M 1图1133311212342344223415483296L L L L L L EIL L L EIEI δ⎡⎤=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎡⎤=+=⎢⎥⎣⎦11224c R F C ∆∆∆=-=-⨯=-∑华中科技大学土木工程与力学学院 《结构力学》考试试卷2006年5月17日 成绩__________学号_____________ 专业_____________ 班级____________ 姓名__________ 1、在图示体系中,试增加或减少约束使其成为几何不变而又无多余约束的体系。
《板壳力学》课件
板壳力学的重要性
总结词
板壳力学在工程实践中具有重要意义,广泛应用于航空航天、船舶、建筑、机械 等领域。
详细描述
板壳力学在工程实践中具有重要意义,是解决复杂结构问题的重要工具。它广泛 应用于航空航天、船舶、建筑、机械等领域,为各种工程结构的优化设计、安全 评估和故障诊断提供了理论基础。
板壳力学的历史与发展
06
板壳力学的未来发展与挑战
新材料与新结构的板壳力学
新材料
随着科技的发展,新型材料如碳纤维 复合材料、钛合金等在航空、航天、 汽车等领域的应用越来越广泛,对板 壳力学提出了新的挑战和要求。
新结构
新型结构如曲面壳体、变厚度板等不 断涌现,需要深入研究其力学性能和 设计方法,以满足工程实际需求。
多场耦合的板壳力学问题
采用一系列简化假设来分析其力学行为。
薄壳弯曲方程
02
描述薄壳在弯曲时的挠度和转角等参数的方程。
薄壳边界条件和载荷
03
分析薄壳在边界条件和各种载荷作用下的弯曲变形和应力分布
。
厚板与厚壳理论
厚板与厚壳定义
厚板和厚壳是指厚度与另外两个尺寸相比不可忽略的板状和壳状 结构。
厚板与厚壳弯曲方程
描述厚板和厚壳在弯曲时的挠度和转角等参数的方程,通常较为复 杂,需要考虑更多的因素。
《板壳力学》ppt课件
目录
• 板壳力学概述 • 板壳力学的基本理论 • 板壳力学的应用 • 板壳力学的数值分析方法 • 板壳力学的实验研究 • 板壳力学的未来发展与挑战
01
板壳力学概述
定义与特点
总结词
板壳力学是研究板和壳体在各种外力作用下的应力、应变和位移分布规律的科 学。
详细描述
板壳力学主要研究板和壳体在受到各种外力作用时的应力、应变和位移分布规 律,包括静力学和动力学问题。它涉及到弹性力学、塑性力学、断裂力学等领 域,是固体力学的一个重要分支。
华中科技大学土木工程与力学学院
华中科技大学土木工程与力学学院2010年博士研究生复试及录取工作细则我院2010年博士研究生入学考试的复试工作即将开始,按照学校统一部署,本着“公正、公平、公开”的原则,特制定以下复试及录取细则:1.学院成立研究生复试、录取工作领导小组(以下简称领导小组),对整个复试工作和录取进行统一领导。
按力学和土木一级学科组成两个复试小组(分小组),负责各项具体工作。
参与研究生复试的所有工作人员,应本着对国家和人民高度负责的精神,认真、规范化地做好各项工作,杜绝各种违规、违纪事件发生。
凡有直系亲属参加复试的人员,一律不得参与复试工作。
2.根据学院划定的分数线和笔试成绩排序,按学校下达招生计划指标确定参加复试的考生名单(见研究生院网站)。
3.复试由外语听说测试、专业复试两部分组成。
英语听说测试小组由3-5名听说能力较强的教师组成,专业面试小组由3位以上博士生导师或教授组成。
复试主要考察学生英语听说能力和科研能力,其中,英语听说测试一般为5-8分钟,需有完整的录音记录,占复试成绩的20%。
专业综合面试主要考察学生对专业知识的理解,着重考察学生的研究潜力,可采取笔试和口试相结合的方式,占复试成绩的80%。
复试所有材料需保留一年以上。
4.考生的总成绩由复试成绩和初始成绩组成,其中复试成绩占50%,初试成绩占50%。
复试成绩不合格者不能录取。
5.为了加强对考生专业水平和研究能力的考核,参加复试的考生需在面试时需同时提交“华中科技大学研究生攻读博士学位期间拟开展的研究计划”(表格在我校研究生院网站上下载)。
拟开展的研究计划可以是考生自选课题,也可以是与报考的导师共同商议后的课题。
该计划只是用来对考生研究能力进行考核,入学后可根据导师意见对研究计划做出调整。
6.拟计划录取的考生,应填写博士录取承诺书、录取协议书、华中科技大学“学业奖学金”申请表等。
7.本细则的解释权在土木工程与力学学院。
本细则与教育部和学校研究生院有关规定相抵触处,按教育部和学校研究生院有关规定执行。
土木工程与力学学院11-12第一学期课表
结构优化设计 12、14-18 压电结构与器件 1、3-12 结构优化设计上机 板壳力学 1、3-9 15-18
西十二S408 西十二S207 计算中心机房 计算流体力学 10-12、14-18 西十二N208
西十二N208
计算流体力学上机
15-18
计算中心机房 西十二N307 结构优化设计 12、14-18 西十二N208
7—8 9—12 实验力学(二)实验6-7 力学实验中心 1—2 3—4 塑性力学基础 1-8 西十二N307 星期二 5—6 7—8 9—12 1—2 3—4 5—6 7—8 9—12 1—2 3—4 星期四 5—6 7—8 9—11 1—2 3—4 5—6 7—8 9—12
说明 专业英语阅读 1-4 西十二S405
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
1—2 3—4 5—6 7—8 9—11 1—2 3—4 5—6 7—8 9—11 1—2 3—4 5—6 7—8 9—10 1—2 3—4 5—6 7—8 9—12 1—2 3—4 5—6 7—8 9—12
思想道德修养与法律基础 4-18 大学计算机基础 6-15 力学概论 9-12 大学英语(一) 4-18 形势与政策 15
考试安排:《中国近代史纲要》第17周日(2011.12.25)下午; 《大学计算机基础》第16周日(2011.12.18)上午;
备注
说明
《工程制图》(二)第19周四(2012.01.12)上午;《微积分》(一)第19周二(2012.01.10)上午; 《大学英语〉(一)第19周日(2012.01.08)晚上
材料力学(一)1-12、14-18 大学英语(三)4-12、14-18 复变函数与积分变换 1-10 与数理统计 11-12、14-18
华中科技大学材料力学答案PPT学习教案
。(结果表明,
ΔG
=
ΔA
,事实上这是线性弹性体中普 M遍存A (F在)的关0 系,称F为NB位D 移0互等定理。)
F
G
M B (F ) 0 FNAC F
A`
由变形图,可知:
G
2 3
A
2 3
l
AC
2 FNAC 3 EA1
2 FlAC
3 Ed12 / 4
1.62mm
第13页/共45页
2-23 图示为在A端铰支刚性梁AB受均布载荷作用,已知钢杆CE和BD 的横截面面
bs
Fb Abs
F/4
d
20103 1610
125MPa [ bs ]
拉伸强度计算:可能的危险截面为1-1 和2-2 截面
11
FN1 A1
3/ 4 F
(b 2d)
3 80 103 4(80 216)10
125MPa [ ]
22
FN 2 A2
F
(b d)
80103 125MPa [ ]
解:地桩所受外载为轴载,且在F和摩擦力共同作用下
平衡。 即 :
Fy
l 0
k y2dy
F
k
l3 3
F
0
则 :
3F k l3
f
3F l3
y2
轴力方程为
:
FN
( y)
y 0
fdy
Fy 3 l3
FN ( y )
y
求地桩的缩短量δ:
l l FN ( y) dy F l y3dy Fl
0 EA
第3页/共45页
2-5 图示杆件由两根木杆粘接而成。欲使其在受拉时,粘接面上的正应力为其切应 力的2倍,试问粘接面的位置应如何确定?
12-13上华科结构力学考题及答案
华中科技大学土木工程与力学学院《结构力学》考试卷2012~2013学年度(上)1、请对图示体系进行几何构造分析(要有分析过程)。
(5分)解:三铰在同一直线上,结论:几何瞬变。
2、请指出图示结构零杆。
(5分)解:八根零杆。
3、请绘出图示结构的内力图。
(20分)解:M(kN.m)F Q(kN)(kN)FN4、图示桁架制造时,下弦杆比设计尺寸长700a,求装配后结点D 的竖向位移。
(10分)解:(322)700100D i Ni a aF λ∆==-++⨯=-∑(方向向上)-35、求出图示结构在可移动荷载20/kN m 作用下,(1)求K 截面的最大弯矩,(2)求RC F 影响线。
(15分)解: (1)max 120(19)1902M kN m =-⨯+⨯=⋅(2)任意长度16、用力法计算图示超静定结构,画出结构的弯矩图。
其中,EI =常数。
(25分)解:将荷载分解为对称和反对称荷载: 1) qa 对称荷载作用下只有EG 杆有轴力。
2) 计算反对称荷载作用下结构内力,CD 杆轴力为零,可直接作出M 图。
qq3) 计算均布荷载q 作用下结构内力,一次超静定结构,取基本结构如图:力法方程:11110p X δ+∆=q求系数、自由项:3111121127()422323a a a a a EI EA EI δ⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯+=44121(2)2244p a qa qa a EI ∆=⨯⨯⨯=1111328pqaX δ∆=-=-最后结果:2a27、利用对称性用力法计算图示结构,1)判断超静定次数;2)选取基本体系; 3)写出所选结构力法的基本方程。
(10分)解:(1) 四次超静定(2) 利用对称性,取半结构:(3) 一次超静定,去基本体系:力法方程:11111p X X Kδ+∆=-半结构8、如图(a )所示结构,已知某些荷载共同作用下的弯矩图如图(b )所示,忽略轴向变形和剪切变形。
试求:1)绘出作用点上结构的荷载。
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+
′′ BiN wN
+
N N −1 ∑ ∑ j =1 k=2
′′ Bik Bkj wj
1
Homework of Mechanics of Plates and Shells
1 Preliminary works
First, the differential quadrature (DQ) method for one dimensional problem can be interpreted as below. For generality, consider a continuously differentiable function f (x) with one single variable x defined within [a,b]. Setting N points within [a, b], the function can be assumed as f (x) =
Next consider the buckling of the plate. The governing equation is written as D( ∂ 4w ∂ 4w ∂ 4w ∂ 2w ∂ 2w ∂ 2w + 2 + ) = σ h + 2 σ h + σ h x xy y ∂x4 ∂x2 ∂y 2 ∂y 4 ∂x2 ∂x∂y ∂y 2 3 (1.14)
A reproduction of DQ analysis of buckling of thin rectangular plates with cosine-distributed compressive loads on two opposite sides
Bo Xiao, Department of Mechanics, HUST
N ∑ j =1
Wj (x)f (xj )
(1.1)
where N , Wj (x), and f (xj ) are the number of grid points, the interpolation function, and the values at grid point j , respectively. Consider the k -th order of f (xj ) gives f
′′ wi
=
Bij wj =
Aik Akj wj =
¯ij δj B
(1.16)
(i = 2, 3, · · · , N − 1) ¯ is consistent with the B in [1], and can be computed by where the denotation of B { ∑N if j = 1, 2, · · · , N k=1 Aik Akj ¯ij = (i = 2 , 3, · · · , N ) B 0 if j = N + 1, N + 2 ∑N −1 k=2 Aik Akj if j = 1, 2, · · · , N ¯ Bij = A11 (i = 1, N ) if j = N + 1 A1N if j = N + 2
where Airy stress function should satisfy the compatibility equation: ∂ 4φ ∂ 4φ ∂ 4φ + 2 + =0 ∂x4 ∂x2 ∂y 2 ∂y 4 The boundary conditions are b y=− , 2 a , x= 2 b y= , 2 a x=− , 2 ∂φ =0 ∂y σ0 b πy φ = 2 [2b cos( ) − 2πy − πb], 2π b σ 0 b2 ∂φ 2σ0 b φ=− , =− π ∂y π σ0 b πy φ = 2 [2b cos( ) − 2πy − πb], 2π b φ= (1.10) ∂φ =0 ∂x (1.11) (1.12) ∂φ =0 ∂x (1.13) (1.9)
′′ w1
=
′ A11 w1
+
′ A1N wN
+
N −2 ∑ k=2
′ A1k wk
=
N +2 ∑ j =1
¯1j δj B ¯ N j δj B
′′ ′ ′ wN = AN 1 w1 + AN N wN +
N −2 ∑ k=2
′ A N k wk =
N +2 ∑ j =1
(1.15)
′ ′ where {δ }T = {w1 , w2 , · · · , wN , w1 , wN }. And the weighting coefficients of second order derivatives at inner points are computed by N ∑ j =1 N ∑ N ∑ j =1 k=1 N +2 ∑ j =1
Homework of Mechanics of Plates and Shells where D, h, and w are the flexural rigidity, plate thickness, and deflection, respectively. For the plate buckling analysis, the boundary conditions are 1) Simply supported (S): either w = Mx = 0 at x = ±a/2, or w = My = 0 at y = ±b/2; 2) Clamped (C): either w = wx = 0 at x = ±a/2, or w = wy = 0 at y = ±b/2; where the bending moments are defined as M x = −D ( ∂ 2w ∂2w + µ ) ∂x2 ∂y 2
k=1 k=1 k=1 k=1
Now the present problem is an isotropic thin rectangular plate under uni-axial cosine-distributed in-plane compressions shown in Fig.1. Additional complexity arises when having to first solve the problem in plane-stress elasticity for obtaining the internal pre-stress distribution, and then the buckling problem. Method based on stress function can be used for obtaining in-plane stressed, since all boundary conditions are in terms of stresses. Applying Airy stress function φ = φ(x, y ) without body forces, the stresses take the following forms: σx = ∂ 2φ ∂y 2 σy = ∂ 2φ ∂x2 τxy = − ∂2φ ∂x∂y (1.8)
Comparing the two formulas above gives
(n+1) Wj (xi )
=
N ∑ k=1
Aik Wj (xk )
(n)
(1.5)
Or in a simpler form,
(n+1) Wij
=
N ∑ k=1
Aik Wkj
(n)
(1.6)
2
Homework of Mechanics of Plates and Shells
(k)
(xi ) =
N ∑ j =1
Wj (xi )f (xj )
(k)
(1.2)
Denote the summation coefficient as Aij when k = 1, namely, f (xi ) =
′ N ∑ j =1
Aij f (xj )
(1.3)
Where using Lagrange interpolation function, Aij can be explicitly computed by ∏N N ∑ 1 k=1,k̸=i,j (xi − xk ) (i ̸= j ) Aij = (i = j ) Aij = ∏N x j − xk k=1,k̸=j (xj − xk ) k=1,k̸=j Now the relation of coefficients of neighboring derivatives will be derived. f
Abstract The problem of buckling of thin rectangular plates with cosine-distributed compressive loads on two opposite sides is solved again using differential quadrature method. First the plane elasticity problem is solved to obtain the in-plane stresses, and then the buckling problem is solved. And the results obtained using Matlab codes are appropriately the same as in the literature.
(1.1பைடு நூலகம்)