结构力学第三章图乘法

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谈结构力学图乘法应用中复杂图形的图乘技巧

基金项目：辽宁工程技术大学应用创新型人才培养立项课题资助项目（ＹＢ０８３０３３）。作者简介：孙庆巍，男，辽宁阜新人，硕士，ｊ工宁工程技术大学建筑与工程学院讲师。
２００９年第ｌｌ卷
孙庆巍
谈结构力学图乘法应用中复杂图形的图乘技巧
－２７・
狰衄＋狰—一弘
Ｅ岛一
图ｌ圈乘法示意图
解法一：将原结构中的荷载分解，如图４。
算的求解过程，大大减少求解的计算量。
譬睑
【１）
相应地嗨图也分解为两个，见图５。
＋
（ｂ）
３复杂问题的图乘技巧
从图乘法公式可知，要想顺利采用图乘法求出位移，必须要知道Ｍｐ的面积和形心位置，对于简单
图Ｓ
这时原来的Ｍｉ图与Ｍ，图进行图乘的过程转
变为丽。图分别与（ａ）、（ｂ）的％图进行图乘再将结
果相加的过程。此时（ａ）弯矩图是标准的二次抛物线，其面积公式与形心位置都已知，（ｂ）弯矩图为三角形，其面积公式与形心位置自然也已知，所以，将
求出原题中的位移。总之，遇到复杂图形进行图乘时，均可参考上面的思路，想办法把原来的复杂图形分解为可确定面
弘２
２
积与形心位置的标准图形，或将原结构的复杂荷载分解为单一荷载分别与单位力作用下的Ｍ图进行
＋
图乘再求和，这样，就可解决复杂图形的图乘问题。
图９
２∞９年第ｌｌ卷
孙庆巍
谈结构力学图乘法应用中复杂图形的图乘技巧
解法一：根据分段叠加法对ＡＣ段的Ｍ，图分
解，分解为直线（两端截面弯矩纵坐标的连线）与曲线（ＡＣ段的简支梁形式在均布荷载作用下的弯矩图）相叠加，见图９。
声譬ｐ卜ｊ譬仁爿卜ｊ）Ｔ红一）一）孚ｐ）
荷载形式弯矩图圈１１

结构力学-图乘法

结构力学电子教案
第七章
静定结构位移计算
第2页
等截面直杆AB段以杆轴为 x 轴，以 M 图的延长线与 x 轴的交点O为坐 tan 标原点，沿AB杆段为常数 M x tan
B

A
M M P ds EI

1 EI
B
MM
A
P
dx

tan EI
B
xM
A
P
dx
tan EI
c
y1
y2
d
结构力学电子教案
第七章
静定结构位移计算
第8页
a
1
2
b
d
y2 c y1
yc
EI 1 EI
图形的纵距a、b 或c、 d不在基线同一侧时。处理原则也和上面一样，可分解为位于基线两侧的两个三角形，分别与另一图形相乘，然后叠加。

( 1 y 1 2 y 2 )
( 10
2 )( 1 . 5 2 ) 4 2

98 . 84 EI
( )
结构力学电子教案
第七章
静定结构位移计算
第24页
解绘出实际状态及虚拟状态的 M P 、M 图。
y5 y 4 y 3
y1 y2
解（1）作实际状态的 M
P
。
ql 8
2
ql 8
2
结构力学电子教案
第七章
静定结构位移计算
第14页
（2）建立虚拟状态，并作
l/2
M
图。
1
（3）进行图形相乘，求C点竖向位移 C y 。
结构力学电子教案
第七章
静定结构位移计算

6.5 图形相乘法结构力学

C A0 ql2/8 A2
B A C y0
1
B 1
M 2图
MP图
将MP图与 M 2 图相乘，则得 A0 y 0 ql 2 1 2 l qB ( l ) EI EI 3 8 2 ( ql )3 24EI
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【例6-8】试求图示悬臂梁跨中截面C的挠度DCV。已知EI=常数。
其中
M图
l
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当MP或图的竖标a、b或c、 d不在基线同侧时，如图619b所示，处理原则仍和上面一样，可将MP分解为位于基线两侧的两个三角形（其中A1在上侧，A2在下侧），按上述方法，分别图乘，然后叠加。
1 1 A1 al, A2 bl 2 2 2 1 2 1 y01 c d , y02 d c 3 3 3 3
二梁杆竖杆
All Rights Reserved
1 qa2 2 a 1 qa2 1 a a) ( ) 2 ( a) ( ) 0 2 ( 2 4 3 2 2 4 3 2 3qa4 () 24EI 1 EI
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如果结构上所有各杆段均可图乘，则位移计算公式可写为
Ay0 MM P Δ ds EI EI
三、应用图乘法的注意事项
(6-17)
1）y0只能取自直线图形，而A应取自另一图形。
2）当A与y0在弯矩图的基线同侧时，其互乘值应取正号；在异侧时，应取负号。
y03 y 04
MP图 y01
1

结构力学图乘法课件

THANKS
感谢观看
工程实践应用
探讨结构力学图乘法在工程实践中的应用，包括结构分析和设计、损伤识别与健康监测、物理实验模拟等领域，以帮助学员了解该领域的实际应用和未来发展方向。
对个人发展的启示总结学习结构力学图乘法的经验和方法，提出对个人发展的启示和建议，包括思维方式、分析问题和解决问题的能力以及团队协作等方面的提升。
图乘法的扩展应用
建筑结构分析
图乘法在建筑结构分析中有着广泛的应用，可以用于分析建筑结构的强度、刚度和稳定性。通过图乘法，工程师可以快速求解出建筑结构的响应和性能，为建筑设计和施工提供依据。
桥梁结构分析
图乘法在桥梁结构分析中也有着重要的应用，可以用于分析桥梁的承载能力和稳定性。通过图乘法，工程师可以得出桥梁在不同载荷条件下的响应和性能，为桥梁的设计和施工提供依据。
选择实例
选择具有代表性的扭转结构作为分析对象。
建模分析
建立结构模型，进行静力分析和动力学分析。
结果比较
比较不同设计方案和参数下的结果，分析优劣。
结论总结
总结分析结果，提出优化方案和结论。
06
图乘法的应用与扩展
图乘法在结构设计中的应用
01
简化复杂结构分析
图乘法可以用于求解复杂结构的内力和位移，通过将结构分解为简单部
教学方法评析
对采用的教学方法和策略进行反思和评析，包括案例分析、课堂讲解、小组讨论和习题练习等，以帮助学员更好地掌握知识和技
能。
学员收获与感受
分享学员在学习过程中的收获和感受，包括对基本概念的理解、解决问题的能力和实践应用能力
的提升等方面。
展望与启示
前沿技术发展
介绍结构力学图乘法领域的前沿技术和研究动态，包括新理论、新方法和新应用等，以激发学员对该领域的兴趣和研究热情。

结构力学第三章图乘法

ql2 / 8
练习
图示结构 EI 为常数，求AB两点(1)相对竖向位移,(2)相对水平位移,(3)相对转角。 Pl P yc P ABY 对称结构的对称弯矩图与 EI A B 其反对称弯矩图图乘,结果 1 1 为零. 2 MP ( l Pl l 4 l Pl l 2) EI 2 3 反对称弯矩图 l l 10 Pl3 1 1 () l 3 EI yc y c Mi 0 AB 0 ABX EI EI
已知 EI 为常数，求C、D两点相对水平位移 CD,并画出变形图。
ql
C
D
l
A
q
B
ql
q
1
1
l
ql 2
l
MP
l
Mi
解：作荷载弯矩图和单位荷载弯矩图
1 1 1 2 ql 2 2 2 2 CD ( l ql l l ql l l l) EI EI 2 3 2 3 8 11ql 4 ( ) 12EI
( M x tan ) 图乘法的 1 适用条件是 x tan M P dx EI 什么? tan 图乘法求位移公式为: xM P dx EI yc tan 1 ip xc yc EI
EI EI
例. 试求图示梁B端转角.
A
P
B B
1
1 1 B 10 1 (20 EI 2 2 500 20 ) ( ) 3 3EI
Mi
1/ 2 2 / 3
1 1 2 B ( 10 20 EI 2 3 1 500 10 20 ) ( ) 2 3EI
当两个图形均为直线图形时,取那个图形的面积均可.

结构力学(王焕定第三版)教材习题第三章答案全解——哈工大老师提供

结构力学(王焕定第三版)教材习题答案全解第三章习题答案3-1 (a) 答：由图（a ）、（b ）可知结构对称（水平反力为零）荷载对称，因此内力对称。

所以可只对一半进行积分然后乘以 2 来得到位移。

如图示F P R (1−cos θ)M P = θ∈[0,π/2]；M =R sin θ θ∈[0,π/2]2 代入位移计算公式可得M P M1 π2 M P M2 π2 F P R (1−cos θ)∆Bx = ∑∫ EId s = 2⋅ EI ∫0EI R d θ= EI ∫02 R sin θR d θ=F P R 3 =(→)2EI3-1 (b) 答：如图（a ）、（b ）可建立如下荷载及单位弯矩方程EIBARRF P( a )1pR ∆Bx =∑∫ MEIM d s =∫0π2 MEI P M R d θ= q EI 4∫0π2(1−2cos θ+cos 2 θ)R d θqR 4 ⎡ θ 1⎤3π⎞ qR 4= EI ×⎢θ−2sin θ+ 2 + 4sin2θ⎥⎦0 =⎝⎜ 4 − 2⎠⎟ 2EI (→)2 ⎣3-2 答：作M P 图和单位力弯矩图如下图：由此可得内力方程根据题意EI (x ) = EI (l + x )代入位移公式积分可得 2 2 P 0s i n ( ) d (1 c o s ) (1 c o s ) q M R q R M R θθ α α θθ − = = − = − ∫AqRBα θ1( a ) θ( b )ABlq 03 0 p 6 x q M M xl = = xP M 图2 0 6q l1lM 图 x5 83 82l 代入位移公式并积分（查积分表）可得M P M l 2 q0x4∆Bx =∑∫ EI d x =∫0 6EI(l + x) d x7q0l40.07 ql4= (ln 2−)× = (→)123EI EI3-3 答：分别作出荷载引起的轴力和单位力引起的轴力如下图所示：由此可得C 点的竖向为移为：F NP F N1F NP F N1 ∆Cy =∑∫EA d s=∑ EA l =65112.5 kN× ×6 m+2×(62.5 kN× ×5 m+125 kN× ×5 m+75 kN× ×6 m)= 88EA=8.485×10−4 m当求CD 和CE 杆之间的夹角改变使：施加如图所示单位广义力并求作出F N2 图，则F∆=∑∫ F NP EA F N2 ds =∑ NP EAF N2 l2×62.5 kN ×(−0.15)×5 m +(−112.5 kN)×0.25×6 m =EA=−1.4×10−4 rad( 夹角减小）3-4 （a）答：先作出M p和M 如右图所示。

结构力学图乘法详述

6
Pl 2 16 EI
积分常可用图形相乘来代替
§6-5 图乘法
直杆 EI C
位移计算举例
MiMk MiMk 1 EI ds EI dx EI M i M k dx M i是直线 B B 1 1 tg xM k dx M k xtgdx A EI EI A tg B 1 1 y w ×w x0 y tg xd w 0 EI EI EI A
适用范围与特点： 1）适于小变形，可用叠加原理。 2）形式上是虚功方程，实质是几何方程。关于公式普遍性的讨论：（1）变形类型：轴向变形、剪切变形、弯曲变形。（2）变形原因：荷载与非荷载。（3）结构类型：各种杆件结构。（4）材料种类：各种变形固体材料。
2
三、位移计算的一般步骤: K
t1 t2
MP EI
NP EA
QP k GA
10 9
k--为截面形状系数 (3) 荷载作用下的位移计算公式
1.2
A
A1
MM P NN P kQ QP ds ds ds EI EA GA
4
二、各类结构的位移计算公式
（1）梁与刚架
MM P ds EI
1 1 ql 2 3 ql 4 B l l EI 3 2 4 8EI
⑥当图乘法的适用条件不满足时的处理方法： a）曲杆或 EI=EI（x）时，只能用积分法求位移； 9 b）当 EI 分段为常数或 M、MP 均非直线时，应分段图乘再叠加。
例：求图示梁中点的挠度。
1 1 3a 3a Pa EI 2 4
求B点的竖向位移。
ql2/2
4
1 1 ql 3l ql B l EI 3 2 4 8 EI 1 1 3ql 2 l B y 0 L 2 EI 3 8 2

图乘法

分析：分析：在直杆结构中总是直线。 M在直杆结构中总是直线。满足上式推导中f(x)的条件满足上式推导中f(x)的条件 f(x)
y0 o A
MM P 1 ∆ = ∑∫ ds = ωy 0 EI EI
武汉理工大学土木工程与建筑学院结构力学教研室李保德副教授
MM P 1 ds = ∑ ωy 0 ∆ = ∑∫ EI EI
1 1 2 ω 3 = × qL 2 8 3 y3 = L 4
C
B L/2
1 L 1 2 ω1 = × × qL 3 2 8
1 L 1 2 ω 2 = × × y2 = L 6
∆B =
1 (ω1 y1 + ω 2 y 2 + ω 3 y3 ) EI
41qL4 = 384 EI
武汉理工大学土木工程与建筑学院
结构力学教研室
李保德副教授
3. 常见图形的面积和形心
武汉理工大学土木工程与建筑学院
结构力学教研室
李保德副教授
注意: 注意:
标准抛物线
武汉理工大学土木工程与建筑学院
结构力学教研室
李保德副教授
4. 图乘的一般方法
两图均是直线图形，y0可取其中的任一图形
ω
y0
y0
ω
武汉理工大学土木工程与建筑学院
武汉理工大学土木工程与建筑学院
C
B L/2
∆B =
1 ωM P y EI
1 1 2 PL3 = × L × PL × L = EI 2 3 EI
B
MP
或
1 ∆B = ωM y EI
1 1 2 PL3 = × L × L × PL = EI 2 3 EI
M
结构力学教研室
李保德副教授

《结构力学图乘法》PPT课件

EI
E1I1 E2 I 2 E3 I3
Ei Ii
对于等直杆有
Δ

1 EI
l M ( x)M ( x)dx
M(x)
MC
EI
ω
C
即积分可用M(x)图的面积 ω 和与M(x)
xc
x
图形心C对应的 Mc 的乘积来代替
M(x)
当M图为正弯矩时，
Δ MC
EI
ω应代以正号. 当M图为负弯矩时， ω应代以负号.
（3）图 M 图 M P中至少有一个是直线
图形。
3、图乘法公式
KP
Ap yc EI
M M P ds EI
←杆轴为直线
M M P dx EI
←杆段EI为常数
1 EI
M M Pdx
(M x tan α)
1
EI x tan α M Pdx

tan α EI
注意
有时M(x)图为连续光滑曲线，而 M(x) 为折线，则应以折线的转折点为界，把积分分成几段，逐段使用图乘法，然后求其和.
例1 求CV , EI等于常数。
解：
2kN/m
作 M 图 MP 图，如右图所示。 A 2m C 2m B
分段：M ，M P 分为AC、CB两段。16
分块： M P图的AC段分为两块。
还记得吗？
（3）同侧弯矩图相乘为正，反之为负；
（4）拱、曲杆结构和连续变截面的结构只能通过积分的方式求解；
（5）应用图乘法首先熟练掌握常用图形面积及形心位置。
几中常见图形的面积和形心的计算公式
a
b
C
lb
la
3

图乘法

2、求ΔCV ① MP图如图(b)所示。 ② 单位弯矩图M如图(d)所示。 ③ 计算A、yC。 2×l/2=ql3/24 A=2/3×1/8ql yC=5/8×l/4=5l/32 ④ 计算ΔCV ΔCV=2(1/EI*A*yC)= 5ql4/384EI (↓)
【课后作业】习题8-6（用图乘法）
【预习】：静定结构的位计算习题课
三、几个规则图形的面积和形心位置
顶点：指曲线上切线平行于底边的点标准抛物线：指顶点在中点或端点的抛物线
四、图乘法技巧
1、图形分解图乘当图形的面积和形心不便确定时，可以将其分解成几个简单的图形，分别与另一图形相应的纵坐标相乘。
（1）梯-梯同侧组合（三角形为特殊情况）
（2）、梯-梯同侧组合：
剪力与轴力项能用图乘法？
3、图乘法求位移的一般表达式
注意：
y [1]. c
应取自直线图中。 [2].若 A 与 yc 在杆件的同侧, 取正值;反之,取负值（不是MP与M 图位于杆件同侧或异侧）。 [3]. 如图形较复杂，可分解为几个简单图形。
二、图乘法步骤 (1) 画出结构在实际荷载作用下的弯矩图（荷载弯矩图）MP； (2) 根据所求位移选定相应的虚拟力状态，画出单位弯矩图M(注：M图不标单位）； (3) 分段计算一个弯矩图形的面积A 及其形心所对应的另一个弯矩图形的竖标yC； (4) 将A、yC代入图乘法公式计算所求位移。
解：1、求φA ① 实际荷载作用下的弯矩图MP如图(b) 所示。 ② 在A端加单位力偶m=1，其单位弯矩图M 如图(c)所示。
③ MP图面积及其形心对应M图竖标分别为：
A=2/3*l*1/8*ql2=ql3/12 yC=1/2 ④ 计算φA φA=1/EI*A*yC =1/EI*ql3/12*1/2=ql3/24 EI

结构力学第3章习题及参考答案

（1）在作用下A点的转角为
由此解得
按上述思路，再求C截面两侧的转角，为此作出单位弯矩图，如图(c)所示，则
3-15已测得在图示荷载作用下各点竖向位移为H点1.2 cm，G、I点0.1 cm，F、C、J点0.06 cm，D、B点0.05 cm。试求当10 kN竖向力平均分布作用于15个结点上时，H点的竖向位移。
3-6 (a)
解将悬臂梁在K截面切开，取左边部分，并将K截面内力作为荷载作用在K截面上，如图(a-1)所示。(a-1)所示结构悬臂端的竖向位移就是原结构K截面的竖向位移。作出(a-1)所示结构的Mp和图，并将Mp图按荷载分解。图乘结果为
3-6 (b)
解
3-6 (c)
解
3-6 (d)
解
3-6 (e)
解
3-9试求图示刚架在温度作用下产生的D点的水平位移。梁为高度h=0.8m的矩形截面梁，线膨胀系数为 =10-5 oC-1。
解
3-10图示桁架各杆温度上升t，已知线膨胀系数。试求由此引起的K点竖向位移。（画出需要的图）
解
*3-11图示梁截面尺寸为b×h=0.2m×0.6m，EI为常数，线膨胀系数为，弹簧刚度系数k=48EI/l3(l=2m)。梁上侧温度上升10℃，下侧上升30℃，并有图示支座移动和荷载作用。试求C点的竖向位移。
解
3-6 (f)
解（1)相对水平位移
（2)相对竖向位移
对称结构在对称荷载作用下的反对称位移等于零
解
3-7试求图示结构在支座位移下的指定位移。
3-7 (a)
解
3-7 (b)
解
3-8图示结构各杆件均为截面高度相同的矩形截面，内侧温度上升t，外侧不变。试求C点的竖向位移。线膨胀系数为。

结构力学图乘法

FN FPb M FQ 状态II FPa
M ds ds EI FN ds ds EA
ds 0
kFQ GA
ds
令状态I的平衡力系在状态II的位移上做虚功，得到：
0 ds FN ds W12 FP M ds FQ FQ kFQ FN FN M M ds ds ds EI GA EA
yc
几中常见图形的面积和形心的计算公式
a b 顶点
C
lb 3
C
5l 8
la 3
3l 8
l
l
三角形
l h AP 2
二次抛物线
2 Ap h l 3
顶点
c
顶点
( n 1) l n2
c
l n2
3l/4 l
l/4
l
二次抛物线
l h Ap 3
N 次抛物线
lh n1
3. 图形相乘的几种情况
1
作业：
4-3 (a)；(c)
§4-5 互等定理
互等定理适用于线性变形体系，即体系产生的是小变形，且杆件材料服从虎克定律。
一、功的互等定理
功的互等本质上是虚功互等。
下图给出状态I和状态II。
FP1 2 FP
FPa
FPb
A
1 2 a b
a
b
B
A
1 2 B a 1 b 2
所以
即
F F
P P
11 FP 2 FP 2 FPa a FPb b
在任一线性变形体系中，第一状态的外力在第二状态的位移上所做的虚功W12等于第二状态的外力在第一状态的位移上所做的虚功W21。

结构力学图乘法

§4－6 图乘法我们已经知‎道，计算荷载作‎用下结构的‎弹性位移时‎，需要求下列‎形式的积分‎⎰ds EI M M Ki 的数值。

这里，i M 、K M 是两个弯矩‎函数的乘积‎。

对于直杆或‎直杆的一段‎，若EI 是常‎量，且积分号内‎的两个弯矩‎图形中有一‎个是直线图‎形，则可用图乘‎法计算积分‎，极为方便。

下面说明图‎乘法的内容‎和应用图4－20所示为‎直杆AB 的‎两个弯矩图‎，其中图为一‎i M 直线。

如果该杆截‎面抗弯刚度‎E I 为一常‎数，则⎰⎰=dx M MEIdx EI M M K iK i 1(a)以O 为原点‎，以α表示图‎i M 直线的倾角‎，则图上任一‎i M 点标距（纵坐标）可表示为α⋅=tan x M i因此， ⎰⎰α=BAK BAK i dx xM dx M M tan （b ）式中，dx M K 可看作图的‎K M 微分面积（图4－20中画阴‎影线的部分‎）；dx M x K ⋅是这个微分‎面积对y 轴‎的面积矩。

于是就是图‎⎰BA K dx xM K M 的面积ω对‎y 轴的面积‎矩。

以表示图的‎0x K M 形心C 到y ‎轴的距离，则0x dx xM BAK ω=⎰将上式代人‎式（b ），得到00tan y x dx M M BAK i ω=ω⋅α=⎰(c)其中，0y 是在图形心‎K M C 对应处的‎i M 图标距。

利用式（c ），式（a ）可写成01y EIdx EI M M BA K i ω=⎰ （4－ 29）这就是图乘‎法所使用的‎公式。

它将式（a ）形式的积分‎运算问题简‎化为求图形‎的面积、形心和标距‎的问题。

应用图乘法‎计算时要注‎意两点：（1）应用条件：杆件应是等‎截面直杆，两个图形中‎应有一个是‎直线，标距应取自‎0y 直线图中。

（2）正负号规则‎：面积ω与标‎距在杆的同‎0y 一边时，乘积取正号‎0y ω；ω与在杆的‎0y 不同边时取‎负号。

结构力学-图乘法

实例分析：圆轴扭转内力计算
第一段
M1 = (T1 + T2) × L/2
第二段
M2 = (T2 + T1) × L/2
实例分析：圆轴扭转内力计算
01
4. 比较M1和M2的大小，取较大者作为圆轴内的最大扭矩。
02
5. 根据扭矩的正负号，绘制扭矩图。
Part
04
组合变形图乘法
组合变形基本概念及分类
者联系起来，从而求解结构位移。
图乘法适用条件及限制
适用条件Βιβλιοθήκη 01载荷作用下，结构的变形是线性的，即变形量与载荷成正比。
03
02
结构变形符合小变形假设，即变形量与结构尺寸相比很小。
04 限制
图乘法只适用于线性弹性问题，对于非线性问题或塑性变形问题不适用。
05
06
在应用图乘法时，需要保证图形函数的准确性，否则会影响计算结果的精度。
Part
02
弯曲内力图乘法
弯曲内力基本概念
01
02
03
弯曲内力
指构件在受到外力作用时，其内部产生的抵抗弯曲变形的力。
剪力
作用于构件横截面上的内力，其方向与构件轴线垂直。
弯矩
作用于构件横截面上的内力偶矩，其大小等于该截面左侧或右侧所有外力对截面形心的力矩之和。
弯曲内力图乘法求解步骤
图乘法优点总结
直观性
图乘法通过图形表示结构中的力学元素和它们之间的关系，使得分析结果更直观，易于理解和解释。
高效性
相较于数值分析方法，图乘法能够更快地给出结构分析的近似解，适用于初步设计和快速评估。
适用性广
图乘法可应用于各种不同类型的结构，包括静定结构和超静定结构，具有较广泛的适用性。

《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。

结构力学图乘法

2、图乘法原理 y
d A =MPdx
A MP
A 面积
形心 C MP图 B
dx
O
x

M xtgα
yC
yC=xCtg
B
A
xC
x
由此可知，计算位移的积分就等于一个弯矩图的面积A乘以其形心所对应的另一个直线弯矩图上的竖标yC，再除以 EI，于是积分运算转化为数值乘除运算，此法即称图乘法。
剪力与轴力项能用图乘法？
3、图乘法求位移的一般表达式
注意：
yc [1].
应取自直线图中。 [2].若 A 与 yc 在杆件的同侧, 取正值;反之,取负值（不是MP与M 图位于杆件同侧或异侧）。 [3]. 如图形较复杂，可分解为几个简单图形。
二、图乘法步骤 (1) 画出结构在实际荷载作用下的弯矩图（荷载弯矩图）MP； (2) 根据所求位移选定相应的虚拟力状态，画出单位弯矩图M(注：M图不标单位）； (3) 分段计算一个弯矩图形的面积A 及其形心所对应的另一个弯矩图形的竖标yC； (4) 将A、yC代入图乘法公式计算所求位移。
【预习】：静定结构的位计算习题课
解：1、求φA ① 实际荷载作用下的弯矩图MP如图(b) 所示。 ② 在A端加单位力偶m=1，其单位弯矩图M 如图(c)所示。
③ MP图面积及其形心对应M图竖标分别为：
A=2/3*l*1/8*ql2=ql3/12 yC=1/2 ④ 计算φA φA=1/EI*A*yC =1/EI*ql3/12*1/2=ql3/24 EI
（3）异侧组合
（4）非规则抛物线图形
由区段叠加法作的弯矩图，其弯矩图可以看成一个直线弯矩图和一个规则抛物线图形的叠加。
MB

建筑工程之结构力学讲义7-3 图乘法

D
A C FP
a
B
l
l
2
2
FN

1 2
D
1 AC
a
B
l
l
2
2
l
MP
FP l
4
Cy

0l
MM P EI
ds
0a
FN FNP EA
ds
M请对计算结4 果 C进y 行4F适8PEl当3I (讨1 论1l！23aAI )
2 [(1 l FPl ) 2 l ] 1 1 FP a FPl 3 FPa
ql 2 8
l) 4
A
q
FQ

ql 2
M ql 2
ql 2 ql 2
8
8
4
(1 l ql 2 l )
ql 2
22 4 3
A
8
(1 l ql 2 3 l )] 17ql 4 ( ) 3 2 8 4 2 384EI
解法二、
ql 2 2
ql 2
ql 2
2
4k
由此可得有弹簧支座的一般情况位移公式为
MMP ds Fk FPk
EI
k
例 5. 已知 EI 为常数，求 Cy 。
q
A
l2
C l2
B
解：作荷载内力图和单位荷载内力图
ql 2
2
ql 2
8
A
C
MP 图
l
2
1
B
A ql 2
M图
2
ql 2
一种算法：
结果正确否？ A
8
B
C
Cy

结构力学教材习题第三章答案全解——哈工大老师提供

结构力学(王焕定第三版)教材习题答案全解第三章习题答案3-1 (a) 答：由图（a）、（b）可知结构对称（水平反力为零）荷载对称，因此内力对称。

所以可只对一半进行积分然后乘以 2 来得到位移。

如图示F P R(1−cos θ)M P = θ∈[0,π/2]；M=R sin θθ∈[0,π/2]2 代入位移计算公式可得M P M 1 π2 M P M 2 π2 F P R(1−cos θ)∆Bx = ∑∫ EI d s = 2⋅EI ∫0 EI R dθ= EI ∫0 2 R sin θR dθ=F P R3 =(→)2EI3-1 (b) 答：如图（a）、（b）可建立如下荷载及单位弯矩方程pR ∆Bx =∑∫ MEIM d s =∫0π2 MEI P M R dθ= qEI 4 ∫0π2 (1−2cosθ+cos 2 θ)R dθqR 4 ⎡ θ 1 ⎡3π ⎡ qR 4= EI ×⎡θ−2sinθ+ 2 + 4sin2θ⎡⎡0 =⎡⎡ 4 − 2⎡⎡ 2EI (→)2 ⎡3-2 答：作M P 图和单位力弯矩图如下图：由此可得内力方程代入位移公式积分可得2 2 P 0s i n ( ) d (c o s ) (c o s )q M R q R M R θθ α α θ θ − == − = − ∫AqRBα θ( a θ( b )根据题意 EI (x ) = EI (l + x )2l 代入位移公式并积分（查积分表）可得M P M l2 q 0x 4∆Bx =∑∫ EI d x =∫0 6EI (l + x ) d x7 q 0l 4 ql 4= (ln 2− )× =(→)12 3EI EI3-3 答：分别作出荷载引起的轴力和单位力引起的轴力如下图所示：由此可得 C 点的竖向为移为：1 lM 图 x3 0 p x q M M xl= = xP M 图2 0 6q lABl q 05 83 8F NP F N1 F NP F N1 ∆Cy =∑∫EA d s=∑ EA l =6 5kN× ×6 m+2× kN× ×5 m+125 kN× ×5 m+75 kN× ×6 m)= 8 8EA=×10−4 m当求CD 和CE 杆之间的夹角改变使：施加如图所示单位广义力并求作出F N2 图，则F∆=∑∫ F NP EA F N2 ds=∑ NP EA F N2 l2× kN×(−×5 m+(− kN)××6 m =EA=−×10−4 rad ( 夹角减小）3-4 （a）答：先作出M p和M 如右图所示。

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