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《结构力学》习题解

第二章 平面体系的机动分析题2-2.试对图示平面体系进行机动分析。

解析:如图2-2(a )所示,去掉二元体为(b ),根据两刚片法则,原体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-3.试对图示平面体系进行机动分析。

解析:图2-3(a )去除地基和二元体后,如图2-3(b )所示,刚片Ⅰ、Ⅱ用一实铰3o ;Ⅰ、Ⅲ用一无穷远虚铰1o 连接;Ⅱ、Ⅲ用一无穷远虚铰2o 连接;三铰不共线,根据三刚片法则,原体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-4.试对图示平面体系进行机动分析。

解析:刚片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ用一实铰1o 和两虚铰2o 、3o 连接,根据三刚片法则,体系为几何不变体系,且无多余约束。

去二元体图2-2(a(b(b去二元体(a)图2-3题2-5.试对图示平面体系进行机动分析。

解析:刚片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ通过铰1o 、2o 、3o 连接,根据三刚片法则,体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-7.试对图示平面体系进行机动分析。

解析:刚片Ⅰ、Ⅱ用一无穷远虚铰1o 连接,刚片Ⅰ、Ⅲ用一无穷远虚铰2o 连接,刚片Ⅱ、Ⅲ通过一平行连杆和一竖向链杆形成的虚铰3o 连接,根据三刚片法则,体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-8.试对图示平面体系进行机动分析解析:去除二元体如图(b )所示,j=12,b=20所以,232122031w j b =--=⨯--=,所以原体系为常变体系。

去二元体(a(b )图2-7图2-5图2-4题2-9.试对图示平面体系进行机动分析解析:去除地基如图(b )所示,刚片Ⅰ、Ⅱ用实铰1o 连接,刚片Ⅰ、Ⅲ用虚铰2o 连接,刚片Ⅱ、Ⅲ用虚铰3o 连接,根据三刚片法则,体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-10.试对图示平面体系进行机动分析解析:AB,CD,EF 为三刚片两两用虚铰相连(平行链杆),且 三铰都在无穷远处。

所以为瞬变体系(每对链杆各自等长,但由于每对链杆从异侧连接,故系统为瞬变,而非不变)。

题2-11.试对图示平面体系进行机动分析解析:先考虑如图(b )所示的体系,将地基看作一个无限大刚片Ⅲ,与刚片Ⅰ用实铰图2-9(b )去地基(a )(a(b图2-11图2-8去二元体(a )(b )图2-102o连接,与刚片Ⅱ用实铰3o 连接,而刚片Ⅰ、Ⅱ用实铰1o连接,根据三刚片法则,图(b)体系为几何不变体系,且无多余约束。

然后在图(b)体系上添加5个二元体恢复成原体系图(a)。

因此,原体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-12. 试对图示平面体系进行机动分析解析:如图(b)所示,将地基看作刚片Ⅲ,与刚片Ⅰ用虚铰2o连接,与刚片Ⅱ用虚铰3o连接,而刚片Ⅰ、Ⅱ用实铰1o连接,根据三刚片法则,原体系为几何不变体系,且无多余约束。

题2-13.试对图示平面体系进行机动分析解析:将原体系(图(a))中的二元体去除,新体系如图(b)所示,其中刚片Ⅰ、Ⅱ分别与基础之间用一个铰和一个链杆连接,根据两刚片法则,原体系为几何不变体系2-14.试对图示平面体系进行机动分析解析:刚片Ⅰ、Ⅱ用实铰连接,而刚片Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅲ分别通过两平行连杆在无穷远处形成的虚铰相连接,且四根连杆相互平行,因此三铰共线,原体系为瞬变体系。

去二元体(a)(b)图2-13图2-12(a)(b)题2-15.试对图示平面体系进行机动分析解析:去除原体系中的地基,如图(b )所示,三个刚片分别通过长度相等的平行连杆在无穷远处形成的虚铰相连,故为常变体系。

题2-16. 试对图示平面体系进行机动分析解析:将支座和大地看成一个整体,因此可以先不考虑支座,仅考虑结构体,从一边,譬如从右边开始向左依次应用二元体法则分析结构体,最后多余一根,因此原体系是有一个多余约束的几何不变体系。

题2-17. 试对图示平面体系进行机动分析。

解析:通过去除多余连杆和二元体,得到的图(c )为几何不变体系,因此,原体系是有8个多余约束的几何不变体系。

图2-14(b )去二元体(a )图2-15去除地(a )(b图2-16题2-18. 添加最少数目的链杆和支承链杆,使体系成为几何不变,且无多余联系。

解析:如图(a ),原体系的自由度32342324w m b r =--=⨯-⨯-=,因此至少需要添加4个约束,才能成为几何不变体系。

如图(b )所示,在原体系上添加了4跟连杆后,把地基视为一个刚片,则由三刚片法则得知,变形后的体系为几何不变且无多余约束体系。

题2-19. 添加最少数目的链杆和支承链杆,使体系成为几何不变,且无多余联系。

解析:如图(a ),原体系的自由度2()26(81)3w j b r =-+=⨯-+=,因此需要添加3个约束,才能成为几何不变且无多余约束体系,如图(b )所示。

去掉中间8根连杆(a(b )去二元体(c(a )(b图2-18(b )(a )图 2-19图2-17第三章 静定梁与静定刚架题3-2. 试作图示单跨梁的M 图和Q 图解析:2018044020108067.50101020052.552.546033040AB B A B A D D MV V KNV V V V KNM KN m M KN m =∴⨯-⨯--⨯+=∴==∴⨯+--=∴=⨯⨯+∑∑左右=-=30==70题3-4. 试作图示单跨梁的M 图 解析: 232320332438B B A B A A V V ql V qlM V l ql l M M ql =∴-=∴==∴--=∴=∑∑题3-8. 试做多跨静定梁的M 、Q 图。

解析:201542(1517.5)64063.750663.752154018.750618.75830430205555303018.75023.75FD D GF D AC C A A M V V KNM V V KNMV V KNV V KN l=∴⨯⨯++⨯-⨯=∴==∴+⨯-⨯=∴==∴-⨯-⨯-⨯=∴=+---=∴=∑∑∑题3-10. 试不计算反力而绘出梁的弯矩图。

题3-11. 试不计算反力而绘出梁的弯矩图。

题3-14. 试做出图示刚架的M、Q、N图。

题3-16. 试做出图示刚架的M图。

解析:15020240201000010********GA A ABC B C MH H KNH V H H V H KN V KN=∴⨯++⨯-⨯=∴=-==∴+=⨯+-=∴==∑∑∑022202344BA AB A B CB B B A A B MV lqlV l V V ql qlV V MH lV H l ql H H ql qlH H ==∴-=-=∴====∴-=--=∴==∑∑∑∑解析取右半部分作为研究对象题3-18. 试做出图示刚架的M 图。

解析:6.5 6.50.8 6.50.5 6.5140221.96001.9606.590.5 6.5 2.5 1.967023.600.8 6.50.5 6.504.85AB B A B AC B B B A A MV V KN V V V V KNM H H KNH H H H KN=∴⨯⨯+⨯⨯-=∴==∴+=∴==⎛⎫∴-⨯⨯+-⨯= ⎪⎝⎭∴==∴⨯+⨯--=∴=∑∑∑∑题3-24. 试做出图示刚架的M 图。

解析:a 041042020b 042042040081220410201042204062.5GE E HF F AB F B M V V KNM V V KN MV V V KN=-⨯⨯=∴==-⨯⨯=∴==∴+-⨯⨯--⨯⨯-⨯=∴=∑∑∑取左半部分为研究对象,如图()所示取右半部分为研究对象,如图()所示以整体为研究对象0042.540A AV HV KN HKN==∴=∴=∑∑3-26.已知结构的弯矩图,试绘出其荷载。

(b)第五章静定平面桁架题5-7.试用较简便的方法求图示桁架中指定杆件的内力。

解析:111222330,07()2I I a7246024(ЦЦbo'7222022()722202222()24A BA BNNN NNN NNM MV V FdF F d dFF FMF d dF dF FdF FVF F F FF F====↑-+•-=∴=--=∑∴•++-=∴==∑∴--+=∴=-∑∑1)以整体为研究对象由得2)取截面的左半部分为研究对象,如图()所示压)3)取截面的左半部分为研究对象,如图()所示拉压)以结423c22()N NNV CF FF F=∑∴--=∴=-点C为研究对象,如图()所示压题5-12.试用较简便的方法求图示桁架中指定杆件的内力。

解析:ab c doa0I IЦЦ10,0,15()5()2b05(ЦЦc10630,20(ІІNN N NAB BNdNb NbM VV KN V KNV F KNBMF F=--===↓=↓==∑-=∴⨯-=∴=-∑∑∑如图()所示,首先去0杆,可知F;选取截面和截面求F、F、F)以整体为研究对象由求得支座反力,)以结点B为研究对象,如图()所示由得拉)3)取截面的左半部分为研究对象,如图()所示拉)4)取截面的下半部分为occd215353330215221.2()Nd NNMF FF KN KN=∴⨯+⨯--⨯=∴==∑研究对象,如图()所示拉5-18. 试求图示组合结构中各链杆的轴力并做受弯杆件的内力图。

解析:11o3365a 0112565030027.327.3c 0327.33256503072.7032530250227.30252BC C B C B GN N N N CCN N MX X X X X KN X KNM F F KN M F F KN XYF F ==∴-⨯-⨯=-=∴===∴+⨯-⨯-⨯=∴==∴+⨯=∴=-==∴++=+∑∑∑∑∑∑取结构的右半部分进行分析,如图()所示如图()所示,取结构的右上部分为研究对象(拉)(压)5564512642202252 2.3220025752N N N N N N N N N N F F KN F KN F F F F F F KN F KN =∴=-=-+=+-=∴==-(压)(压)又(拉)(压)第六章 影响线及其应用题6-4. 试作图示结构中下列量值的影响线:BC S 、D M 、D Q 、D N .1P 在AE 部分移动。

解析:题6-9. 作主梁B R 、D M 、D Q 、C Q 左、C Q 右的影响线。

题6-10. 试做图示结构中指定量值的影响线。

题6-22. 试求图示简支梁在所给移动荷载作用下截面C 的最大弯矩。

解析:a 40 2.2560 1.7520 1.25300.75242.5400.7560 2.2520 1.7530 1.25237.5C C C M M KN m M KN m =⨯+⨯+⨯+⨯=•=⨯+⨯+⨯+⨯=•如图()所示为的影响线,可知当外荷载作用在截面C ,且其它荷载均在梁上时才有可能产生最大弯矩。

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