【华中科技大学结构力学习题练习及讲解】5平面桁架习题课
李廉锟《结构力学》(上册)课后习题详解(5-7章)【圣才出品】
第5章静定平面桁架复习思考题1.桁架的计算简图作了哪些假设?它与实际的桁架有哪些差别?答:(1)桁架的计算简图假设①各结点都是无摩擦的理想铰;②各杆轴都是直线,并在同一平面内且通过铰的中心;③荷载只作用在结点上并在桁架的平面内。
(2)桁架的计算简图与实际桁架的差别①结点的刚性。
②各杆轴线不可能绝对平直,在结点处也不可能准确交于一点。
③非结点荷载(例如杆件自重、风荷载等)。
④结构的空间作用,等等。
2.如何根据桁架的几何构造特点来选择计算顺序?答:根据桁架的几何构造特点来选择计算顺序的方法(1)找出零杆根据节点的几何特征和外部受力特点判断出零杆。
(2)选择合适的方法求解桁架①用节点法解简单桁架时,在求出支座反力后,可按与几何组成相反的顺序,从最后的结点开始,依次倒算回去,便能顺利地用结点法求出所有杆件的内力。
②求解联合桁架时,用结点法将会遇到未知力超过两个的结点,可以先用截面法将联合杆件的内力求出,再用结点法求解其它杆件的内力。
③求解复杂桁架时,根据桁架的几何构造特点看,可先算出截面单杆的内力,再选择合适的计算方法求解剩余杆的内力。
3.在结点法和截面法中,怎样尽量避免解联立方程?答:在结点法和截面法中,尽量避免解联立方程的方法:(1)采用结点法时,为避免解联立方程,可改选投影轴方向或者改用力矩平衡方程(向力的汇交点取矩)。
(2)采用截面法时,使用力矩法的关键在于选取合理的力矩中心,因此应尽量选取多力汇交点作为力矩中心;使用投影法的过程中,应尽量选择多个力所在方向作为力分解的坐标轴。
4.零杆既然不受力,为何在实际结构中不把它去掉?答:在实际结构中不把零杆去掉的原因:(1)在实际结构中,工况更复杂,荷载不是一成不变的,荷载改变后,“零杆”可能变为非零杆。
因此,为了保证结构的几何形状在任何载荷作用下都不会改变,零杆不能从桁架中除去。
(2)在理想桁架(做了诸多假设)中“零杆”才是零杆,而实际结构中,零杆的内力也不是零,只是较小而已。
第二节平面桁架问题
第二节 平面桁架问题考虑一个平面桁架结构,如图2.7所示:图 2.7 平面桁架结构该结构由4个杆件在4个节点处连接而成。
在节点处铰接,不能承受(传递)弯矩,所以每个杆内只能产生均匀分布的轴向力。
1. 鉴于上述假设,每个节点处只有两个位移分量,即x,y方向的位移u i,v i,它们1415元件号 节点号 节点坐标 弹性模量 横截面积 e i , j ( x i , y i );(x j , y j ) E e A e杆件的长度可由下式计算()()L x y x x y y e eej i j i =+=−+−∆∆2222()()ij i j e x x y y tg −−=θ其中e θ是杆件的轴向与x 轴正方向的夹角。
对于图2.8所示的结构,每个元件的节点号如下所示:424433322311j i e杆件产生节点位移u i ,v i ,u j ,v j 后,杆的长度变化为(以受拉为正,受压为负) ))sin cos (sin cos (e i e i e j e j e v u v u L θθθθ+−+=∆ 在节点 j 处的端点轴向力为ee ee e e e e eee jL L LA E L L A E F ∆=∆=∆=κ 其中e ee eLA E =κ 该力在x , y 方向的分量就是X j e 和Y j e ,其表达式为:ee e e e j e j L F X θκθcos cos ∆== j e e e j e e i e e e i e e v u v u θθκθκθθκθκsin cos cos cos sin cos 22++−−=e e e e e j e j L F Y θκθsin sin ∆== j e e j e e e i e e i e e e v u v u θκθθκθκθθκ22sin cos sin sin sin cos ++−−=由杆件本身的平衡得到 F i e = -F j e 即(2.11)(2.14a)(2.12)(2.14b)(2.13)16j eeej eei eeei eee je i v u v u X X θθκθκθθκθκsin cos cos cos sin cos 22−−+=−=j eej eeei eei eeeej e i v u v u Y Y θκθθκθκθθκ22sin cos sin sin sin cos −−+=−=把以上4式合并起来,写成矩阵形式如下⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧j j i i e ee ee e e e e ee ee e e ee e e e e ee e e e j e j e i e i v u v u Y X Y X θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθκ22222222sin cos sin sin cos sin cos sin cos cos sin cos sin cos sin sin cos sin cos sin cos cos sin cos 上式写成分块形式为F F k k k k d d i ej e ii eijejie jj e i j ⎧⎨⎪⎩⎪⎫⎬⎪⎭⎪=⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎧⎨⎩⎫⎬⎭上式中各子矩阵,各子向量的意义是很明确的。
17 桁架 平面力系习题课
解: 1. 以DC为研究对象, 受力如图。
B
F D
M C (F ) 0 :
FDy l W l 0 2 (1)
C
FDy
C
FCy FCx
FDy W 2
FDx D
W
A
E
B
2. 再以整体为研究对象:
F D
Fy 0:
FAy FDy 3W 0 (2)
C
FAy
A E
y
A
联立求解,得 FAx= -2 kN FAy= 2 kN FB = 2 kN
FAy A FAx
F a a
E FE
a
FB B
C D FC
a
FAF A FAx FAC
取节点A,受力分析如图。由平衡方程
FAy
F A E FE
F 0, F 0,
x
FAx FAC FAF cos 45 0
a
C
a FC
FDE
D
a
D
a
B
取节点D,受力分析如图。由平衡方程
F 0, F 0,
x
FDB FDC 0
y
FDE 0
FDC
FDB
解得 FDB 2 kN , FDE 0
FBE
FB
取节点B,受力分析如图。由平衡方程
F
B
x
0,
0,
FBD FBE cos 45 0
F A a C FC a E FE a D a B
【解】 先取整体为研究对象,受力如图所示。由平衡方程
F 0, FAx FE 0 F 0, FB FAy FC 0 M F 0,
结构力学第五章平面桁架详解
1‘ 2‘ 3‘ 4‘ e
a
cd
b
4d d3
A 1 2 3 4 5
B
P PP 6d
VA 1.5P
(1) Na Nb
1‘ 2‘
4
Na
d 3
1 2 Nb
1.5P
P
Y 0 M 2 0
VB 1.5P
Na P VA 0.5P
Nb
4 3
d
1.5P 2d
0
Nb 2.25 P
1‘ 2‘ 3‘ 4‘ e
a
cd
b
A 1 2 3 4 5
P PP 6d
4d d3
B
(2) N c
VA 1.5P
Yc 1.5P P 0.5P
Nc
5 4
Yc
0.625P
VB 1.5P
4‘ e
d
Nc
B
45
P 1.5P
A VA 1.5P
1‘
2‘
3‘
4‘
e
a
cd
b
12345 P P P 6d
4d d3
B
VB 1.5P
5-1 桁架的特点和组成分类
桁架是由链杆组成的格构体系,当荷载仅作用在结点上时,
杆件仅承受轴向力,截面上只有均匀分布的正应力,是最理想
的一种结构形式。
上弦杆
理想桁架:
腹杆
下弦杆
(1)桁架的结点都是光滑无摩擦的铰结点; (2)各杆的轴线都是直线,并通过铰的中心; (3)荷载和支座反力都作用在结点上
主应力、次应力
桁架的分类(按几何构造) 1、简单桁架
2、联合桁架
3、复杂桁架
§5-2 结点法
分析时的注意事项:
5 平面桁架结构力学
M G 0 F N 4 2 F P
2FP
FN3
F
E
2
Ⅱ—Ⅱ截面
C
D
M D 0 F N 3 2 F P
结点C
2FP F N 2
C
Y0 F N 222 F P
Ⅲ—Ⅲ截面 F N1
FP
A
B
C
D
综上所求,得:
X0 F N 12F P
F N 1 2 F P , F N 2 2 2 F P ,F N 3 2 F P , F N 4 2 F P
+
一、平面汇交力系
3 -90 5
7
结点2
40
H=0
60
60
1
2 40kN 4 60kN 6 80kN 8
4m
N23
N23 40
60 2
N24 N24 60
V1=80kN
结点1 5
3
Y13
1 80
X13 N12
4×3m=12m
40
V8=100kN
4
Y13 80
X138
036
4
0
VA 1.5P
Yc1.5PP0.5P Nc 54Yc 0.62P 5
VB 1.5P
4‘ e
d
Nc
B
45
P 1.5P
A
VA 1.5P
1‘
2‘
3‘
4‘
e
a
cd
b
12345 P P P 6d
4d d3
B
VB 1.5P
(3) Nd
Xe
Ne
4‘ Y e
Nd
45
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()。
第五章静定平面桁架(李廉锟结构力学)全解PPT课件
X0, FN CE FN CH 0
Y0 , 10 2 F k N Cs N Ei n F N C D 0
得
FN CD 1k 0N 215(22.3 61kk 0N N)
F N CH F N CE 2.3 2 6kN
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*
§5-2 结点法
5 kN 2m
A 20 kN
10 kN
10 kN 10 kN
通常假定未知的轴力为拉力,计算结果得负值表示轴力 为压力。
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*
§5-2 结点法
结构力学
例5-1 试用结点法求三角形桁架各杆轴力。
5 kN 2m
A 20 kN
10 kN
10 kN 10 kN
C
E
F
G
DHBiblioteka 2 m 4=8 m5 kN
B 20 kN
解: (1) 求支座反力。
FxA 0
FyA 20kN(↑)
X0 Y 0
F N AE co sF N AG 0
2k 0 N 5 k N F N Ac E o 0 s
有 所以
FN AE 1k 5N 533.k5N (4压)
F N AG F N AE co s33.2 5 53k 0(N 拉)
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*
§5-2 结点法
10 kN
10 kN 10 kN
5 kN
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*
§5-1 平面桁架的计算简图
二、按外型分类
1. 平行弦桁架
2. 三角形桁架
3. 抛物线桁架
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结构力学
*
§5-1 平面桁架的计算简图
三、按几何组成分类
《平面桁架习题》课件
04 平面桁架的优化 设计
平面桁架的尺寸优化
总结词
尺寸优化是平面桁架优化设计的重要环节,主要涉及对杆件长度、截面尺寸等参 数的调整,以达到更好的力学性能和经济效益。
详细描述
在平面桁架的尺寸优化过程中,通常采用数学模型和计算机模拟技术,通过对杆 件长度、截面面积等参数的调整,使整个结构在满足承载能力的前提下,具有更 小的重量和成本。同时,尺寸优化还可以改善结构的稳定性和振动性能。
平面桁架习题
目 录
• 平面桁架的基本概念 • 平面桁架的内力分析 • 平面桁架的位移分析 • 平面桁架的优化设计 • 平面桁架的应用实例
01 平面桁架的基本 概念
平面桁架的定义
总结词
平面桁架是一种由杆件组成的结 构,其所有杆件都在同一平面内 相互连接。
详细描述
平面桁架是由若干直杆在端点以 铰链连接组成的结构,所有杆件 都在同一平面内,形成了一个几 何不变体系。
总结词
高层建筑中,平面桁架用于连接高层建筑竖 向结构和水平楼板,提高整体稳定性。
详细描述
在高层建筑中,平面桁架被广泛应用于连接 高层建筑的竖向结构和水平楼板。通过合理 设计平面桁架的结构形式和尺寸,可以有效 地提高高层建筑的整体稳定性,增强结构的 承载能力和抗风能力,确保高层建筑的安全 性和稳定性。
05 平面桁架的应用 实例
桥梁工程中的平面桁架
总结词
桥梁工程中,平面桁架常被用于主梁和桥墩的连接,以承受和传递荷载。
详细描述
在桥梁工程中,平面桁架结构因其高强度的承载能力和稳定性而被广泛应用。 通过合理设计平面桁架的结构形式和尺寸,可以有效地将桥面荷载传递到桥墩 上,确保桥梁的整体稳定性和安全性。
平面桁架的结构优化
工程力学第5节 平面静定桁架的内力计算
F1 sin 30 G 0
n
Fiy 0
i1
F1 cos 30 F2 0
得 F1 40 kN(拉) F2 34.6 kN(压)
节点 B:
n
Fix 0
i1 n
Fiy 0
i1
F2 F6 0
得
F3 G 0
F6 34.6 kN(压) F3 20 kN(拉)
i1 n
Fiy 0
i1
FS1 sin 60 FS4 sin 60 0 FS1 cos 60 FS4 cos 60 FS3 0
解得
FS4 FS1 2F(压) 校核计算结果
将各杆内力计算结果列表如下
杆号
1
2
3
内 力 2F 1.73F 2F
半部分为研究对象进行受力分析,列平衡方程:
n
M E (Fi ) 0
FS1 1sin 60 FAy 1 0
i1
n
M D (Fi ) 0
i1 n
Fiy 0
i1
F1
1 2
FS3
1
sin
60
FAy
2 3
0
FAy FS2 sin 60 F1 0
• 因为只有三个独立平衡方程,因此作假想截面时, 一般每次最多只能截断三根杆件。
注意
• 由于平面汇交力系只能列出两个独立平衡方程,所 以应用节点法必须从只含两个未知力大小的节点开 始计算。
例2-15 平面桁架的受力及尺寸如图所示, 试求桁 架各杆的内力。
解 1)先求支座反力:以整体桁架为研究对象进行
静力学-5平面桁架
4 4 FDB 0 ; FDB 2.5kN; 5 5
FAD
FDA
FDB
3 3 FDA FDE 0 ; FDE 3kN; 5 5
[D]
FDE
[B]
4 4 Fiy 0, FBD FBE 0 ; FBE 2.5kN; A 5 5
FR
左螺旋
当空间力系简化为一合力时,合力矩定理仍然成立。 空间一般力系的平衡条件 空间一般力系平衡 的充分和必要条件:
FR Fi 0
M O M Oi 0
FR Fi 0
M O M Oi 0
——空间一般力系的平衡方程
刚体系的平衡
刚体系平衡 系统中每个刚体平衡 平面任意力系的平衡方程
F2 F1
F3
解: 1、选取截面
2、画出研究对象受力图 3、建立平衡方程 研究整体:
FB
研究部分桁架
M
A
0 FB
F
y
0 F1
例: 求图示结构中, CB杆上C端的约束力和杆1的内力 已知:M, P, AE=EC=CD=DB=DH=EG=L 解: 1、研究整体
FAy F Ax
A
E
C
F
P
一、节点法:将每个节点视为平面汇交力系平衡对 像,逐个节点求解内力。 二、截面法:截取桁架每一部份视为平面力系平衡 对像,应用三个平衡方程求解内力。
二、平面桁架内力的计算方法
1、节点法: 以节点为研究对象计算杆件内力的方法 A D 4 例: 在图示桁架中,已知水平杆 1 和铅垂杆等长, 节点E上作用有 7 3 5 铅垂力P, 求各杆内力. E 6 C 2 B 节点法的特点: P 研究节点E->杆1、2的内力 研究节点C->杆3、6的内力 研究节点D->杆4、5的内力 研究节点B->杆7内力和B处的约束力
《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。
第五章 桁架及组合结构习题解答-推荐下载
N
N 45
X 34 N35
56
N54 3kN 1kN
X 32 X Y34 Y32
Y32 2/3
36
2
0 Y36
X36 1.5kN,Y,36 0.5kN N36 1.58kN ; X32 4.5kN,Y,32 1.5kN N32 4.74kN
3 1
,知:
4.5 1.5
/
3
X 32 1 Y32
Y36
N67 0 0.5 0
,知:
X 21 X Y21 Y27
Y21
1 3
X
36 0 Y36 0
X 36,Y32
N67
N 62
27
1 3
0 1.5
X
解。其中垂直于 AB 分量对 C 点有矩。
A
a/2
(a)
a
a/2
B
NEA
5-5d 解:(1)取 I-I 截面上边部分为研究对象,受力如图(b)所示。
A
a
a
B
E
P I
C
b
4m
(a)
a cI II D
4m
MC (F)
D
M B (F) MO (F)
FE
I O2
0 10 3
(4)6
(5)2
由比例:
结点:
结点:
X 21 2
X Y
X Y
Y21 2/3
结构力学第5章静定平面桁架(f)
§5-1 平面桁架的计算简图
实际结构与计算简图之间的差别
(1)结点的刚性。
(2)各杆轴不可能绝对平直,在结点处也不可能准确交于一点。 (3)非结点荷载(自重,风荷载等)。
(4)结构的空间作用等。
主应力:按理想平面桁架算得的应力称之。 次应力:将上述一些因素所产生的附加应力称之。 次应力影响不大,可以忽略不计。
A
N1
C
2 D D B
P1
P2 N2 2 A C D
MC 0
B
N 2
例1、求图示平面桁架结构中指定杆件的内力。 1‘ 2‘ 3‘ 4‘ e c d a
A
1
b 2 3 4 5 P P P 6d
4 d d 3
B
VA 1.5P
VB 1.5P
(1)
N a Nb
1‘ 2‘
M M
F
0 FNDE 112.5kN
取截面II-II右侧部分为隔离体,由
G
0 FxHC 37.5kN
FNHC 40.4kN
§5-5 各式桁架比较
弦桁的内力计算公式
平行弦桁架
M0 FN r M0:相应简支梁与矩心对应的点的弯矩; r :内力对矩心的力臂。
结论 抛物线形桁架 (1)平行弦桁架内力分布不均 匀,弦杆内力向跨中递 增; (2)抛物线形桁架内力分布均 匀,材料使用上最为经济; (3)三角形桁架内力分布不均
§5-3 一、 平面一般力系
截面法
X 0 Y 0 M 0
截取桁架的某一局部作为隔离体,由平面任意力 系的平衡方程即可求得未知的轴力。
对于平面桁架,由于平面任意力系的独立平衡方 程数为3,因此所截断的杆件数一般不宜超过3 截面法可分为力矩法和投影法。
结构力学章节习题及参考答案
第1章绪论(无习题)第2章平面体系的机动分析习题解答习题2.1是非判断题(1) 若平面体系的实际自由度为零,则该体系一定为几何不变体系。
( )(2) 若平面体系的计算自由度W=0,则该体系一定为无多余约束的几何不变体系。
( )(3) 若平面体系的计算自由度W<0,则该体系为有多余约束的几何不变体系。
( )(4) 由三个铰两两相连的三刚片组成几何不变体系且无多余约束。
( )(5) 习题2.1(5) 图所示体系去掉二元体CEF后,剩余部分为简支刚架,所以原体系为无多余约束的几何不变体系。
( )习题2.1(5)图(6) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体ABC后,成为习题2.1(6) (b)图,故原体系是几何可变体系。
( )(7) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体EDF后,成为习题2.1(6) (c)图,故原体系是几何可变体系。
()(a)(b)(c)习题2.1(6)图习题2.2填空(1) 习题2.2(1)图所示体系为_________体系。
习题2.2(1)图(2) 习题2.2(2)图所示体系为__________体系。
习题2-2(2)图(3) 习题 2.2(3)图所示4个体系的多余约束数目分别为_______、________、__________、__________。
习题2.2(3)图(4) 习题2.2(4)图所示体系的多余约束个数为___________。
习题2.2(4)图(5) 习题2.2(5)图所示体系的多余约束个数为___________。
习题2.2(5)图(6) 习题2.2(6)图所示体系为_________体系,有_________个多余约束。
习题2.2(6)图(7) 习题2.2(7)图所示体系为_________体系,有_________个多余约束。
习题2.2(7)图习题2.3对习题2.3图所示各体系进行几何组成分析。
(a)(b)(c)(d)(e)(f)(h)(g)(i)(j)(k)(l)习题2.3图第3章 静定梁与静定刚架习题解答习题3.1 是非判断题(1) 在使用内力图特征绘制某受弯杆段的弯矩图时,必须先求出该杆段两端的端弯矩。
第5章 静定平面桁架
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FP
FP 1
D
FP
C
3FP
E
1.5FP -
2
1m B 1m
A
3FP F
G
H
2m 2m 2m 2m
1.5FP
1.5FP
FP C
3FP A
F
即
FNAC
1.5FP
可由比例关系求得
Fy1
FN1
D Fx1
G
Fx2
Fy2
FN2
24
《 第5章 静定平面桁架 》
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【例】 用结点法求AC、AB杆轴力。
F6=120kN
6
4
3
F7H=120kN 7
F7V=45kN
4m
5 15kN 4m
2 15kN 4m
3m
1 15kN
按结点1,2,…,6依次计算各结点相关杆件轴力 。
结点7用于校核。
17
《 第5章 静定平面桁架 》
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2. 零杆和等力杆
(1) 关于零杆的判断 在给定荷载作用下,桁架中轴力为零的杆件, 称为零杆。 1) L形结点:成L形汇交的两杆结点无荷载作 用,则这两杆皆为零杆。
FyAC
FyAB
4m
2m
1 2
3 2
27
《 第5章 静定平面桁架 》
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【例】用结点法求各杆轴力。 解: 1)支座反力
FAy=FBy=30kN(↑)
FAx=0
2)判断零杆
3)求各杆轴力 取结点隔离体顺序为:A、E、D、C。 结构对称,荷载对称,只需计算半边结构。
28
《 第5章 静定平面桁架 》
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截面单杆内力可直接由力矩平衡方程求出。
例1:试用结点法计算图示桁架结构各杆内力。
解: 1)首先判断零杆:
6
依次观察结点2,7,3,8,
15m
3m5=15m
4,9,10,可发现链杆27,
73,38,84,49,95和10-5 1 均为零杆。
2 3 604 5
2)取结点1为隔离体
Y 0
45
N17
3 5
b 3m
根据对称性可得: N EA
5P 4
取结点 A为隔离体,
X 0
1 Nb'' 4 P
H
B K
1.5m 1.5m 3m
N AG
A
5P 4
Nb P 2
例7:求桁架结构各杆的内力。
D
a
解法 I:利用对称性简化计算
1)正对称荷载作用下
C
G
EP
a
判断零杆
D
C
P
G
2
A
B
F
E
P
a
a
2
A
B
F
用结点法按照E、D、G、B顺序,分别取结点隔离体图,利 用平面汇交力系的平衡条件,逐步计算各杆内力。
PPPP
PPPP
CC C
2P222P
2 EEE
2P222 a a
F2FF a
DD D
E
F
GG
HH
G
H
AAA A
bbb KKK
BBB B
3m33mmb 1.151.m5.5mmK1.151.m5.5mm 3m33mm
3m 1.5m 1.5m 3m
1)正对称荷载作用下 取结点 A为隔离体
P
P
2
2
N AE A
3a
将杆件EG、FH和BC三根 联系杆件截断,取任一边 D 为隔离体进行计算。
P
NGE
Na
a
Mo 0
2 Pa
2 2
Na
5a
0
2m 1m 2m 1m
O
N CB
a
3a
例5:求图示桁架结构中 a、 b 和 c杆的内力。
解: [ 分析 ] 这是一个上、下两层三铰刚
架构成的桁架 结构。
取上部三铰刚架为隔离体。
O
O
3)计算 a杆内力 结点法:
O O
O
O
OOO
取结点B计算 a杆内力;
截面法:
13 P
b
b
a
6a 6a
B 5P
6
2P
6
MA 0
P
Na
2a a
2 2
Na
3a
13 6
P
3a
4 Pa
0
Na
52 6
P
4)计算 b杆内力
13 P
Nb A 6a
3a 2a a
MC 0
Nb
2a
5 6
P
4a
0
C
Nb
5 3
E
F
2m 4m
Nb P
2
A
B
Y 0
b
K
2P
N AE
0 52
3m 1.5m 1.5m 3m
P
P
2
2
N AE
5P 4
X 0
Nb '
5 P 4
1 0 5
Nb
'
1 4
P
2)反对称荷载作用下
P
P
取结点 F为隔离体
P
C
2 Na
F
2
2a
D
பைடு நூலகம்
E
F
2m 4m
G
计算得: N FB
5
A
N FB
4
P
N
a
1 4
P
B F
a
aP
2
解法 III:用截面法计算关键杆件内力
取隔离体图如下: D
f DD
a
a
N DC
N DC N DE
G
EP
C
GG
EP
a
a
N GA
N EF
NGA NGB f
MF 0
BA
B
F N BF
F
a
X
a
f
f
0
a
2 2
N DC
2a
2 2
NGA
a
Pa
0
NDC NGA 0
联立方程计算杆件DC和GA的轴力,然后用结点法逐步计算其它
结构力学 习题练习及讲解
静定平面桁架习题课
一、桁架 简单桁架:通过逐步增加二元体可构成的桁架;
分类 联合桁架:由两个(或三个)刚片组成的桁架; 复杂桁架:
二、计算 结点法:以宜单用个于结简点单为桁隔架离的体计,算利用平面汇交力系平
方法
衡条件为依据计算杆件内力;
截面法:以宜包用含于两联个合及桁两架个计以算上刚结片点间部联分系为杆隔件离的体内,力
0
45
N17 75 kN
7 N12 4455kkNN 8
9
N17
10
4m5=20m
N 56 N511
1111
X 0
N12
75
4 5
0
N12 60 kN
3)取结点5为隔离体 X 0
2a a
例2:求图示桁架中指定杆件的内力。
解: 1)先判断零杆
PP
2)求支反力
O
22PP b
OO
O a
a OO
D
1)反对称荷载作用下
C
P
G
2
E
P
2
A
B
F
解法 II:截面法求解关键杆内力
a
判断零杆 用结点法分别取E、F结点 为隔离体,逐步计算各杆 内力。
D
对右半部分隔离体,取CD、
AG和EF杆法线方向力的平
C
a
衡方程,首先计算杆FB的
轴力,然后按B、E、D、C、 A
A顺序用结点法逐步计算各
P
杆轴力。
2
G
EP
b
F
NGba
H E
J H
A 5P
E
K B
MK 0
6
K
Nb
3 3 5 P1 0 10 6
1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 B
Nb
5 10 36
P
注意: 对于较为复杂的平面桁架,指定杆件内力的计算往往是从
结构本身的几何构造分析入手。
例6:求桁架结构中 a、b杆的内力。
2m222mmm 4m444mmm
P
例3:试求图示桁架指定杆的内力。
Nb
6a
e
H
5P 6
d
cF Eb
A
G Ca D
B
4P P P P P P P P P 4P
9a
3a
Na
11 P 3
Ne
11 3
P
Nc 0
Ne
H
5P 3
Nc
5P 3
例4:求桁架 a杆内力。 G
G
P
H
P
a
Na
P P P P 4P
[ 分析 ]
a
E
F
截面法计算
a
A
B
C
a
Na O’
Na
2 2 5
P
a D
P
J
P
C
bE
F cGaH O
Nc Na
K
A N JA
N
B
KB
MO' 0
1.5 1.5 1.5 1.5
2m 1m 2m 1m 2m 1m 2m 1m
Nc 6 4P 3P 0
P
Nc
1 6
P
X 0
Na
1 P P 0 P
6
Na
5 6
P
下面计算杆 b的轴力
C D
结点单杆:如果在同利一用结平点衡的条所件有计内算力某未些知关的键各杆杆件中的,内除力某;一杆 外,其余各杆都共线,则该杆称为该结点的结点单杆
结点单杆内力可直接根据静力平衡条件计算得到;
截面单杆:如果在同一截面所截取的所有内力未知的各杆中,除 某一杆外,其余各杆都汇交于一点,则该杆称为该截
面的截面单杆。
所有杆件的内力。