结构力学朱慈勉第6章课后答案全解
结构力学 第6章 习题答案
6-1 试确定图示结构的超静定次数。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g) 所有结点均为全铰结点
2次超静定
6次超静定
4次超静定
3次超静定
去掉复铰,可减去2(4-1)=6个约束,沿I-I截面断开,减去三个约束,故为9次超静定
沿图示各截面断开,为21次超静定
刚片I与大地组成静定结构,刚片II只需通过一根链杆和一个铰与I连接即可,故为4次超静定
(h)
6-2 试回答:结构的超静定次数与力法基本结构的选择是否有关?力法方程有何物理意义? 6-3 试用力法计算图示超静定梁,并绘出M、FQ图。
(a) 解:
上图=
题目有错误,为可变体系。
2lF l
+ 1=1
M1 Mp
11X11p0
其中:
2l3
11lll2lll14l1122lll2EI2333326EI33381EI
2
3l7Fl22lp
2lFpllFp6EI233381EI
1p
7Fpl314l3
X10 81EI81EI
1
Fp 2
X1
MM1X1Mp
1Fpl 6
M图
1Fpl 6
QQ1X1Qp
12
Fp
Q图
2
Fp (b) l 解:
基本结构为:
12l
l l
12
Fpl
13
Fpl
11X112X21p0
21X 1
22X22p0MM1X1M2X2Mp
QQ1X1Q2X2Qp
6-4 试用力法计算图示结构,并绘其内力图。
(a)
M1M2
Mp
m 6 6m
解:基本结构为:
810
810 11X11p0
MM1X1Mp
(b) a a 4
4a4a解:基本结构为:
M1
Mp
计算M1,由对称性知,可考虑半结构。
2
计算Mp:荷载分为对称和反对称。
M1
对称荷载时:
qa 2
q
2
6qa2 6qa2
6qa2
反对称荷载时:
q
a
2
q 2
14Mp
11X11p0
MM1X1Mp
6-5 试用力法计算图示结构,并绘出M图。 (a)
m 6 6 解:基本结构为:
X2
M1 M2
用图乘法求出11,12,22,1p,2p
11X112X21p0
21X1
22X22p0 (b)
Mp
解:基本结构为:
3
M1
180
Mp M
6
233233266108 6EIEI6
2332330 126EI6
233233266108 226EIEI
11
1p
112212270012361803620661803EIEI2338223112212540123 61803620661803EI2333EI822
2p
2700108X01X125EIEI
X25108X5400
1EIEI
MCA1803255390KNm MCB18032553120KNm MCD6530KNm
(c)
解:基本结构为:
6m
1
9 9 N1 M1
Mp
233299239211
233
5EI6E5IEI6
136558
1446
210329109103101p26E5IEI
11X11p0X11.29
MAC91.29101.61KNm
MDA31.29106.13KNm MDC31.293.87KNm
3.87
(d)
M
6m
解:基本结构为:
X2
6
M1
M2
Mp
11
3
233262332992
392111.6 6EI6E5IEI
1222
6
2693625.2
6E5IEI6
266626650.4
6E5I6E2IEI
11362.251721
2345294053405459134536456
EI346E5I5EI3EI
1p
2p0
25.21721.25111.6XX012X117.39EIEIEI
25.250.4X8.692XX012EIEI
MAD405917.39248.49KNm
MBF68.69917.39104.37KNm MFE317.3952.17KNm MCG68.6952.14KNm
M 248.49 104.37 52.14
6-6 试用力法求解图示超静定桁架,并计算1、2杆的内力。设各杆的EA均相同。
(a) (b)
2 .5m
a
题6-6图
6-7 试用力法计算图示组合结构,求出链杆轴力并绘出M图。
(a)
l l
解:基本结构为:
2l
1
M1 Mp
l2l2l7l3
22l2l2l11
EA6EIk2EIFplFpl3l
2Fpl2lFpll2l1p6EIk2EI
11X11p0X1Fp
MAFpl
(b)
a
27
23Fp2lFpl 77
3
7
M
6-8 试利用对称性计算图示结构,并绘出M图。
(a)
解:
①
② ①中无弯矩。 ②取半结构:
基本结构为:
Fp
F
p
6m
F
p
9m
原结构=
+
F
p
F
p
Fp
F
p
M1 Mp
Fp2
11
2122432
999
EI23EI11922439Fp9Fp EI2232EI
1
4
1p
11X11p0X1Fp
(b)
(c)
基本结构为:
A
l
EI=常数
l
q
60kN
3mEI=常数
5m
9p4
p4
9F4
p2
M图 整体结构M图
解:根据对称性,考虑1/4结构:
1
q2
l
11
1
ll112EI2EI
1p
1EI
1lql2lql2ql2328128112EI
ql2
11X11p0X1
12
MM1X1Mp
ql2ql2ql2
2424
ql12ql2
(d)
解:取1/4结构: q
基本结构为:
l
l
E q
ql2ql2
M 2424
F
EI=常数
l
q2
1 q
q2
1
2
l2
M2 Mp
1l22l3
11EI2l33EI
112l2
12EI2l1
2EI 22
1EIl211l11
3l
2EI
11ql23ql4
1pEI3l2l4 8EI11ql2ql3
2p
EI3l21
6EI l3l2Xql453EI12EIX28EI0X1ql23
12
l2EIX13l2EIX2ql6EI01X236ql2ql2
ql
2
9 9 ql2
ql2
2 369 ql236 ql2
36
2(e) 9
ql2 9
M
(f)
2a2a
取
( BEH杆弯曲刚度为2EI,其余各杆为EI )
p
FF
=
+
FFF
F
①
② ②中弯矩为0。
考虑①:反对称荷载作用下,取半结构如下:
F
F =
+ F
④ 2 ④中无弯矩。 F
③Fp
F
考虑③:
2
FpFF
Fp
2
弯矩图如下:
2
a
Fp2
a
Fp2Fp2
a
Fp2
a
a
(g)
a a 解:
原结构=
+ Fp 2
Fp2
①
①弯矩为0。 反对称荷载下:
基本结构为:
M1 F p
2
a Mp
1128a3
11EI22a2a2a33EI
Fp2
Fp2
②
1p
a6EI
FpFp
22aaa22
5Fpa3
a12EI
5Fp3X18a34a35
11X11pX1aX1X1Fp
k3EI12EI3EI48
M图如下:
(h)
l
l
l
l
6-9 试回答:用力法求解超静定结构时应如何恰当地选取基本结构? 6-10 试绘出图示结构因支座移动产生的弯矩图。设各杆EI相同。
(a)
4a
4题6-10图
6-11 试绘出图示结构因温度变化产生的M图。已知各杆截面为矩形,EI=常数,截面高度h=l/10,材料线膨胀系数为α。
(a) (b)
4EI=常数
′
l C
D
3a
h pap24
7
Fpa24
l
2
l
l
l
l
题6-11图
6-12 图示平面链杆系各杆l及EA均相同,杆AB的制作长度短了,现将其拉伸(在弹性范围内)拼装就位,试求该杆轴力和长度。
题6-12图 题6-13图
6-13 刚架各杆正交于结点,荷载垂直于结构平面,各杆为相同圆形截面,G= 0.4 E,试作弯矩图和扭矩图。
6-14 试求题6-11a所示结构铰B处两截面间的相对转角ΔB。 6-15 试判断下列超静定结构的弯矩图形是否正确,并说明理由。
(d)
题6-15图
6-16 试求图示等截面半圆形两铰拱的支座水平推力,并画出M图。设EI=常数,并只考虑弯曲变形对位移的影响。
R
题6-16图
R
(a) (b) (c)
q
P