结构力学课后习题答案重庆大学.doc
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1、第1章 绪论(无习题)第2章 平面体系的几何组成分析习题解答 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W0,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
2、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。( ) 习题 2.1(6)图【解】(1)正确。(2)错误。是使体系成为几何不变的必要条件而非充分条件。(3)错误。(4)错误。只有当三个铰不共线时,该题的结论才是正确的。(5)错误。CEF不是二元体。(6)错误。ABC不是二元体。(7)错误。EDF不是二元体。 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.
3、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【解】(1)几何不变且无多余约束。左右两边L形杆及地面分别作为三个刚片。(2)几何常变。中间三铰刚架与地面构成一个刚片,其与左边倒L形刚片之间只有两根链杆相联,缺少一个约束。(3)0、1、2、3。最后一个
4、封闭的圆环(或框)内部有3个多余约束。(4)4。上层可看作二元体去掉,下层多余两个铰。(5)3。下层(包括地面)几何不变,为一个刚片;与上层刚片之间用三个铰相联,多余3个约束。(6)内部几何不变、0。将左上角水平杆、右上角铰接三角形和下部铰接三角形分别作为刚片,根据三刚片规则分析。(7)内部几何不变、3。外围封闭的正方形框为有3个多余约束的刚片;内部铰接四边形可选一对平行的对边看作两个刚片;根据三刚片规则即可分析。 习题2.3 对习题2.3图所示各体系进行几何组成分析。 习题2.3图 【解】(1)如习题解2.3(a)图所示,刚片AB与刚片I由铰A和支杆相联组成几何不变的部分;再与刚片BC由铰B
5、和支杆相联,故原体系几何不变且无多余约束。习题解2.3(a)图(2)刚片、由不共线三铰A、B、(,)两两相联,组成几何不变的部分,如习题解2.3(b)图所示。在此部分上添加二元体C-D-E,故原体系几何不变且无多余约束。习题解2.3(b)图(3)如习题解2.3(c)图所示,将左、右两端的折形刚片看成两根链杆,则刚片、由不共线三铰(,)、(,)、(,)两两相联,故体系几何不变且无多余约束。 习题解2.3(c)图(4)如习题解2.3(d)图所示,刚片、由不共线的三铰两两相联,形成大刚片;该大刚片与地基之间由4根支杆相连,有一个多余约束。故原体系为有一个多余约束的几何不变体系。习题解2.3(d)图(
6、5)如习题解2.3(e)图所示,刚片、组成几何不变且无多余约束的体系,为一个大刚片;该大刚片与地基之间由平行的三根杆、相联,故原体系几何瞬变。习题解2.3(e)图(6)如习题解2.3(f)图所示,由三刚片规则可知,刚片、及地基组成几何不变且无多余约束的体系,设为扩大的地基。刚片ABC与扩大的地基由杆和铰C相联;刚片CD与扩大的地基由杆和铰C相联。故原体系几何不变且无多余约束。习题解2.3(f)图(7)如习题解2.3(g)图所示,上部体系与地面之间只有3根支杆相联,可以仅分析上部体系。去掉二元体1,刚片、由铰A和不过铰A的链杆相联,故原体系几何不变且无多余约束。习题解2.3(g)图(8)只分析上
7、部体系,如习题解2.3(h)图所示。去掉二元体1、2,刚片、由4根链杆、和相联,多余一约束。故原体系几何不变且有一个多余约束。 习题解2.3(h)图(9)刚片、由不共线三铰A、B、C组成无多余约束的几何不变部分,该部分再与地基由共点三支杆、相联,故原体系为几何瞬变体系,如习题解2.3(i)图所示。习题解2.3(i)图(10)刚片、由共线三铰两两相连,故体系几何瞬变,如习题解2-3(j)图所示。习题解2.3(j)图(11)该铰接体系中,结点数j=8,链杆(含支杆)数b=15 ,则计算自由度故体系几何常变。(12)本题中,可将地基视作一根连接刚片和的链杆。刚片、由共线的三个铰两两相联,如习题解2.
8、3(l)图所示。故原体系几何瞬变。习题解2.3(l)图第3章 静定结构的内力分析习题解答习题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。( )(2) 区段叠加法仅适用于弯矩图的绘制,不适用于剪力图的绘制。( )(3) 多跨静定梁在附属部分受竖向荷载作用时,必会引起基本部分的内力。( )(4) 习题3.1(4)图所示多跨静定梁中,CDE和EF部分均为附属部分。( )习题3.1(4)图 (5) 三铰拱的水平推力不仅与三个铰的位置有关,还与拱轴线的形状有关。( ) (6) 所谓合理拱轴线,是指在任意荷载作用下都能使拱处于无弯矩状态的轴线。 (
9、 (7) 改变荷载值的大小,三铰拱的合理拱轴线形状也将发生改变。 ( ) (8) 利用结点法求解桁架结构时,可从任意结点开始。 ( )【解】(1)正确;(2)错误;(3)正确;(4)正确;EF为第二层次附属部分,CDE为第一层次附属部分;(5)错误。从公式可知,三铰拱的水平推力与拱轴线的形状无关;(6)错误。荷载发生改变时,合理拱轴线将发生变化;(7)错误。合理拱轴线与荷载大小无关;(8)错误。一般从仅包含两个未知轴力的结点开始。习题3.2 填空(1)习题3.2(1)图所示受荷的多跨静定梁,其定向联系C所传递的弯矩MC的大小为_;截面B的弯矩大小为_,_侧受拉。习题3.2(1)图(2) 习题
10、3.2(2)图所示风载作用下的悬臂刚架,其梁端弯矩MAB=_kNm,_侧受拉;左柱B截面弯矩MB=_kNm,_侧受拉。习题3.2(2)图 (3) 习题3.2(3)图所示三铰拱的水平推力FH等于 。习题3.2(3)图(4) 习题3.2(4)图所示桁架中有 根零杆。习题3.2(4)图【解】(1)MC = 0;MC = FPl,上侧受拉。CDE部分在该荷载作用下自平衡;(2)MAB=288kNm,左侧受拉;MB=32kNm,右侧受拉;(3)FP/2;(4)11(仅竖向杆件中有轴力,其余均为零杆)。习题3.3 作习题3.3图所示单跨静定梁的M图和图。 (a) (b) (c) (d) (e) (f)习题
11、3.3图【解】 M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(a) M图 FQ图(b) M图 FQ图 (c) M图 FQ图(d) M图 FQ图(e) M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(f) 习题3.4 作习题3.4图所示单跨静定梁的内力图。 (a) (b) (c) (d)习题3.4图【解】 M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(a) M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(b) M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(c) M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN) (d)习题3.5 作习题3.5图所示斜梁的内力图。习题3.5图【解】 M图 (单位:kNm)
12、FQ图(单位:kN) FN图(单位:kN)习题3.6 作习题3.6图所示多跨梁的内力图。(a)(b)(c)(d)习题3.6图【解】M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(a)M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN)(b)M图(单位:kNm)FQ图(单位:kN)(c)M图(单位:kNm)FQ图(单位:kN)(d)习题3.7 改正习题3.7图所示刚架的弯矩图中的错误部分。 (a) (b) (c) (d) (e) (f)习题3.7图【解】(a) (b) (c)(d) (e) (f)习题3.8 作习题3.8图所示刚架的内力图。 (a) (b) (c) (d) (e) (f)习题3.8图【解】
13、M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN) FN图(单位:kN) (a)M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN) FN图(单位:kN) (b)M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN) FN图(单位:kN) (c)M图 FQ图 FN图(d)M图 (单位:kNm) FQ图(单位:kN) FN图(单位:kN) (e)M图 FQ图 FN图 (f)习题3.9 作习题3.9图所示刚架的弯矩图。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i)习题3.9图【解】 (a) (b) (单位:kNm) (c)(单位:kNm) (d) (e) (f)(单位:kNm) (g) (单位:
14、kNm) (h) (i) (单位:kNm)习题3.10 试用结点法求习题3.10图所示桁架杆件的轴力。 (a) (b)习题3.10图【解】(1)提示:根据零杆判别法则有:;根据等力杆判别法则有:。然后分别对结点2、3、5列力平衡方程,即可求解全部杆件的内力。(2)提示:根据零杆判别法则有:;根据等力杆判别法则有:;。然后取结点4、5列力平衡方程,即可求解全部杆件的内力。习题3.11 判断习题3.11图所示桁架结构的零杆。 (a) (b)(c) 习题3.11图【解】 (a) (b)(c) 提示:(c)题需先求出支座反力后,截取.截面以右为隔离体,由,可得,然后再进行零杆判断。习题3.12 用截面
15、法求解习题3.12图所示桁架指定杆件的轴力。 (a) (b) (c) (d)习题3.12图【解】(1) ;提示:截取.截面可得到、;根据零杆判断法则,杆26、杆36为零杆,则通过截取.截面可得到。(2) ;提示:截取.截面可得到;由结点1可知;截取.截面,取圆圈以内为脱离体,对2点取矩,则。(3) ;提示:先计算支座反力。取.截面以左为脱离体,由,得;由,得;再取结点A为脱离体,由,得。(4) ;提示:先计算支座反力。取.截面以左为脱离体,将移动到2点,再分解为x、y的分力,由,得,则;取.截面以左为脱离体,由,得,则;取.截面以右为脱离体,注意由结点4可知,再由,得。习题3.13 选择适当方
16、法求解习题3.13图所示桁架指定杆件的轴力。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)习题3.13图【解】(1) ;。提示:由,可得。则根据零杆判别原则,可知。根据结点5和结点2的构造可知,再根据结点3的受力可知。(2) ;。提示:先计算支座反力。取.截面以左为脱离体,由,可得;取B结点为脱离体,由,得;由,可得;取.截面以右为脱离体,由,可得。(3) ;。提示:先计算支座反力。取.截面以左为脱离体,由,可得;由,可得;由,可得;取结点3为脱离体,由,可得;取结点A为脱离体,由,可得。注意。(4) ;。提示:先计算支座反力。取.截面以上为脱离体,由,可得;取.截面以右为脱
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