结构力学第五章
第五章重点要求掌握
1.掌握力法的基本原理及解题思路，重点在正确地选择力法基本体系，明确力法方程
的物理意义。
2.熟练掌握在荷载作用下超静定梁、刚架、排架内力的求解方法。
3.掌握用力法求解在支座发生位移时梁和刚架内力的方法。
4.能利用对称性进行力法的简化计算。
5.能计算超静定结构的位移及进行变形条件的校核
作业题
5-1a确定超静定结构的次数
解：去掉三个链杆，变成静定的悬臂梁，所以本结构是3次超静定结构
5-1b确定超静定结构的次数
解：去掉A点链杆，结构变成静定组合梁，所以本结构是1次超静定结构
5-1c确定超静定结构的次数
解：去掉A点两个链杆约束，结构变成静定刚架，所以本结构是2次超静定结构
5-1d确定超静定结构的次数
解：去掉CF、CG、FG共3个链杆， A、B为固定支座改为铰支座，结构成为静定结构，所
以本结构是5次超静定结构
5-1e确定超静定结构的次数
解：将圆环截断，结构成为静定结构，所以本结构是3次超静定结构
5-1f确定超静定结构的次数
解：将两个方框截断，去掉其中3个固定支座，结构成为静定结构，所以本结构是15次
超静定结构
5-1g确定超静定结构的次数
结构力学第五章习题及答案
第五章 习题 5—2 试用力法计算下列结构，并会出弯矩图。 解：1.判断超静定次数：n=1 2. 确定(选择)基本结构。 3.写出变形(位移)条件： （a ） 根据叠加原理，式（a ）可写成 （b ） 4 .建立力法基本方程 将? 11 = 11 x 1代入(b)得 F P A B C l/2 l/2 (a) F P X 1 X 1=1 M 1图 基本体系 M P 图 l F P F P l /2 1=?0 1111=?+?=?P
（c ） 5. 计算系数和常数项 EI l l l l EI 332)21(1311= ???=δ 6. 将d11、 ?11代入力法方程式（c ） 7.作弯矩图 3FP P l /16 1111=?+P X δEI l F l F l l l F l l EI P P P P 4852322212312221(13 1= ???+????=?) (1651111↑=?-=P P F X δp M X M M +=116 32165l F l F l F M P P P A = -?=
解：1.判断超静定次数：n=1 2. 确定(选择)基本结构。 3.写出变形(位移)条件： （a ） 根据叠加原理，式（a ）可写成 （b ） 4 .建立力法基本方程 将?11 = 11 x 1代入(b)得 （c ） EI 2 EI 1 F P A B X 1 X 1=1 F P C (b) M 1图 基本体系 M P 图 l F P (l -a ） 1=?0 1111=?+?=?P 0 1111=?+P X δ
5. 计算系数和常数项 1 33)3221(1)]332()(21)332()(21[13 2331211EI a EI a l a a a EI a l a a l l a a a l EI + -=???++??-?++??-?= δ2 2216)2()(]3 )(2)(213)()(21 [1EI a l a l F a l F a a l a l F a a l EI P P P P +--= -??-?+-??-?=? 6. 将d11、 ?11代入力法方程式（c ） 31 23 3 231)1(322a I I l a al l F X P --+-= 7.作弯矩图 （d ）解： 超静定次数为2 选择基本结构如图（1）所示力法典型方程为： d 11X 1+d 12X 2+△1P =0 d 21X 1 + d 22X 2+△2P =0 计算系数和常数项，为此作作出X 1=1、X 2=1和荷载单独作用下的弯矩图如（2）（3）（4）所示计 p M X M M +=1 1(a)
结构力学课后答案第6章力法
习 题 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 、F Q 图。 (a) 解： 上图= l 1M p M 01111=?+p X δ 其中： EI l l l l l l l EI l l l l EI 81142323326232323332113 11=??? ????+??+???+??? ??????=δEI l F l lF l lF EI l p p p p 8173323222632 31-=??? ???-??-?=? 0817******* =-EI l F X EI l p p F X 2 1 1= p M X M M +=11 l F p 6 1 l F p 6 1 2l 3 l 3 题目有错误，为可变体系。 + p lF 2 1=1 M 图
p Q X Q Q +=11 p F 2 1 p F 2 (b) 解： 基本结构为： l 1M l l 2M l F p 2 1 p M l F p 3 1 ???? ?=?++=?++00 22 221211212111p p X X X X δδδδ p M X M X M M ++=2211 p Q X Q X Q Q ++=2211 6-4 试用力法计算图示结构，并绘其内力图。 (a) l 2 l 2 l 2 l l 2 Q 图 12
结构力学力法习题及答案
力法 作业 01 （0601-0610 为课后练习，答案已给出） 0601 图示结构，若取梁 B 截面弯矩为力法的基本未知量 1X ，当 2I 增大时，则 1X 绝对值： A ．增大； B ．减小； C ．不变； D ．增大或减小，取决于21/I I 比值 。（ C ） q 0602 图示桁架取杆 AC 轴力(拉为正)为力法的基本未知量1X ，则有： A ．X 10=； B ．X 10>； C ．X 10<； D ．1X 不定 ，取决于12A A 值及α值 。（ A ） a D 0603 图 b 示图a 结构的力法基本体系，则力法方程中的系数和自由项为： A ．?11200P ><,; δ B ．?11200P <<,;δ C ． ?112 00P >> , ;δ D ．?11200P <>,δ 。 （ B ） X X 0604 图 a 结构取力法基本体系如图 b ，1X 是基本未知量，其力法方程可写为11111c X δ+?=?，其中： A ．??1100c >=,； B ．??1100c <=,； C ．??1100c =>,； D ．??1100c =<, 。 （ A ）
(a) (b) X 1 0605 图 a 结构的最后弯矩图为 ： A ．图 b ； B ．图 c ； C ．图 d ； D ．都不 对 。 （ A ） l 3M /4 M /4 (a) (b) M /4 3M /4 M /8M /4 3M /4 M /2 (c) (d) 0606 图示结构 f (柔 度) 从小到大时，固定端弯矩 m 为： A ．从小到大； B ．从大到小； C ．不变化; D ． m 反向 。 （ B ） 0607 图示对称结构，其半结构计算简图为图： B.原 图 （ A ） 0608 图示结构( f 为柔度)： A ． M M A C >; B ．M M A C =; C ．M M A C <; D ．M M A C =- 。（ C ）
结构力学题库第七章 力法习题解答范文
7-3 作图示连续梁的弯矩图及剪力图。 32 32 （g )32 （h ) （d) M P 图题７－3图 (a) 13P 32 V 图（f ) M 图（e ) M 1图（c) （b) 解：（１）选择基本结构，如（b ）图所示。 （２）画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图，如（c ）、（d ）图示。列力法方程如下： 01111=?+P x δ （3）求系数和自由项： EI l EI l 32311211=??? =δ EI Pl l Pl EI P 162142112 1= ?? ???????=? （4）求多余约束力 32 3011 111111Pl x x P P - =?- =→=?+δδ （5）叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如（e ）图示。 P M x M M +?=11 )(32 3)323(111上拉Pl Pl M x M M P AB -=- ?=+?= (6)切出AB 、BC 段，将弯矩以远端为中心从受拉边绕向受压边，剪力画成绕杆段的远端顺时针的正方向， 内力、外力使各杆段平衡，受力如图（g ）、（h ）。以各杆段的平衡求各杆端剪力。 AB 段处于平面任意力系作用，但没有水平荷载，无轴力。
??? ???? =+=-=--=→?????=--=?--?-→==∑∑321332 19232300232300P V P V P P P V V P V l P Pl l V Y M BA AB BA BA AB BA A BC 段处于平面力偶系作用而平衡，没有水平荷载，无轴力： 32 303230P V V l V Pl M CB BC BC ==→=?-→ =∑。 7-5 作图示刚架的的弯矩图、剪力图、轴力图。 题7-5(a)图 Pl 4 61P 116 232 116 61P BC 116 N (h ) 19P 解：（１）选择基本结例构，如（b ）图示。 （２）画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图，如（c ）、（d ）、(e)图示。列力法方程如下： ?? ?=?+?+?=?+?+?0 22221211212111P P x x x x δδδδ （3）求系数和自由项： 23 2111522222216P l Pl l Pl Pl l E I EI EI ?=-????+??=? 32 111211532222332296P l Pl l l Pl Pl l E I EI EI ???=-????+?-??=- ????32 311117326l l l l E I EI EI δ=??+?=?
结构力学题库第七章力法习题解答范文
7-3 作图示连续梁的弯矩图及剪力图。 P C P x1 x1=1 A B l/ 2 l/ 2 l 1 题７－ 3图(a) （ b) M 1 图 （ c ) 13P 3P P 3Pl /32 32 + + 32 - Pl /419P 32 M P图M 图V 图 （ d) （ e ) （ f ) V AB P V BC V CB V BA 3Pl 3P l A B 3232 B C 13P19P 3P 3P 3232 32 32 （g) （ h) 解：（１）选择基本结构，如（b）图所示。 （２）画基本结构的荷载弯矩图、虚拟单位弯矩图，如（c）、（ d）图示。列力法方程如下： 11 x11P 0 （ 3）求系数和自 由项： 11 2 1 1 l 2l 3EI 3EI 1 1 Pl 1 Pl 2 1 P E I 2 4 l 16EI 2 （ 4）求多余约束力 11 x1 1P0 1 P
x 1 1 1 3Pl 32 （ 5）叠加法求最后弯矩值、画最后弯矩图。如（ e）图示。 M M 1 x 1M P M AB M 1 1 M P 1 ( 3Pl )3Pl (上拉 ) 3232 (6)切出 AB、 BC 段，将弯矩以远端为中心从受拉边绕向受压边，剪力画成绕杆段的 远端顺时针的正方向，x 内力、外力使各杆段平衡，受力如图（g）、（ h）。以各杆段的平衡求各杆端剪力。 AB 段处于平面任意力系作用，但没有水平荷载，无轴力。
M A 0 3Pl l V BA 3P P 19 P V BA l0 32 2 32 32 P Y 0 2 13P V AB P V BA0 V AB P V BA 32 BC 段处于平面力偶系作用而平衡，没有水平荷载，无轴力： M 0 3Pl VBC l 0 VBC VCB 3P 。 32 32 7-5 作图示刚架的的弯矩图、剪力图、 轴力图。 P P l B C l 2I 2I l l 2I I 2I I l M 2 图原结构 X 2 基本结构 A D M 1图 X 2=1 (b) l (c) l X 1 X 1=1 (d) 1 题7- 5(a) 图 Pl 61P 116 Pl 4 19 P 19P l 13 Pl + 2 232 2 3 2 23 2 - - 55P 61P Pl 19P 116 + 19P -116 M P图2 232 23 2 3P l M 图 V 图 N 图 23 2 ( e )( f) ( g ) ( i ) 6155P
第五章结构力学的方法
第五章结构力学的方法 1、常用的计算模型与计算方法 (1)常用的计算模型 ①主动荷载模型：当地层较为软弱，或地层相对结构的刚度较小，不足以约束结构茂变形时，可以不考虑围岩对结构的弹性反力，称为主动荷载模型。 ②假定弹性反力模型：先假定弹性反力的作用范围和分布规律、然后再计算，得到结构的内力和变位，验证弹性反力图形分布范围的正确性。 ③计算弹性反力模型：将弹性反力作用范围内围岩对衬砌的连续约束离散为有限个作用在衬砌节点巨的弹性支承，而弹性支承的弹性特性即为所代表地层范围内围岩的弹性特性，根据结构变形计算弹性反力作用范围和大小的计算方法。 (2)与结构形式相适应的计算方法 ①矩形框架结构：多用于浅埋、明挖法施工的地下结构。 关于基底反力的分布规律通常可以有不同假定： a.当底面宽度较小、结构底板相对地层刚度较大时假设底板结构是刚性体，则基底反力的大小和分布即可根据静力平衡条件按直线分布假定求得(参见图5.2.1 ( b )。 b.当底面宽度较大、结构底板相对地层刚度较小时，底板的反力与地基变形的沉降量成正比。若用温克尔局部变形理论，可采用弹性支承法；若用共同变形理论可采用弹性地基上的闭合框架模型进行计算。此时假定地基为半无限弹性体，按弹性理论计算地基反力。 矩形框架结构是超静定结构，其内力解法较多，主要有力法和位移法，并由此法派生了许多方法如混合法、三弯矩法、挠角法。在不考虑线位移的影响时，则力矩分配法较为简便。由于施工方法的可能性与使用需要，矩形框架结构的内部常常设有梁、板和柱，将其分为多层多跨的形式，其内部结构的计算如同地面结构一样，只是要根据其与框架结构的连接方式(支承条件)，选择相应的计算图式。 ②装配式衬砌 根据接头的刚度，常常将结构假定为整体结构或是多铰结构。根据结构周围的地层情况，可以采用不同的计算方法。松软含水地层中，隧道衬砌朝地层方向变形时，地层不会产生很大的弹性反力，可按自由变形圆环计算。若以地层的标准贯入度N来评价是否会对结构的变形产生约束作用时，当标准贯入度N>4时可以考虑弹性反力对衬砌结构变形的约束作用。此时可以用假定弹性反力图形或性约束法计算圆环内力。当N<2时，弹性反力几乎等于零，此时可以采用白由变形圆环的计算方法。 接头的刚度对内力有较大影响，但是由于影响因素复杂，与实际往往存在较大差距，采用整体式圆形衬砌训算方法是近似可行的。此外，计算表明，若将接头的位置设于弯矩较小处，接头刚度的变化对结构内力的影响不超过5％。 目前，对于圆形结构较为适用的方法有： a.按整体结构计算。对接头的刚度或计算弯矩进行修正；
结构力学 第五章 作业参考答案(整理 BY TANG Gui-he)
结构力学 第五章习题 参考答案 2005级 TANG Gui-he （整理） 5－1 试用结点法计算图示桁架各杆的内力。 5－2 试用结点法计算图示桁架各杆的内力。 解:由整体平衡条件可解得支座反力 F A =1.5F F B =1.5F 取结点A 为隔离体,如图,用数解法可解得 F A C =-2.12F F A B =1.5F 同理,依次取结点B 、C 、 D 、E 为隔离体,并由对称性可得各杆的内力如图。 4 * 8m 60k N 60k N 6M 2M A B C D E F G H 解：由 M H =0 可得支座 F a y =75kN. 由 F Y =0 得 F h y =45kN 取 A 结点为隔离体，利用数解法可得 F N AB =-100kN. F NAC =125kN. 再取 C 点为隔离体，利用投影法和力平衡 可得 F N BC =-50,F NCE =103.1kN. 同理依次取 B ， D ， E ， G ， F 可得各杆内力 （如图所标） A C -60k N -90k N -1 00k N 45k N 75k N 125k N 75k N 42.4k N 61.8k N 103.1k N -60k N -50k N -30 k N
5 5－4试判断图示桁架中的零杆。 解：图中红色的杆件为零杆 在杆中标有 为零杆 其中用到K 型和T 型结构判断原理
5－5试用截面法计算图示桁架中指定杆件的内力。 2 解:（1）求出支座竖向反力为2.5F (↑), （2）作截面I -I ，由∑M A =0得: 2.5F ×15-10F -5F +6F N 1=0 → F N 1 =-3.75F （3）由∑M B =0得: 2.5F ×10-F ×5-F N 2×6=0 → F N 2 =3.33F （4）利用勾股定理求出A B 杆长7.8 F N 4x =5F N 4/3.84 由∑M C =0得: 2.5F ×10-5F +F N 1×6+6×5F N 4/7.8=0 → F N 4 =0.65F （5）取结点B 为分析对象, 由∑F Y =0得: F N 4×6/7.8+F N 3=0 → F N 3 =-0.5F 5－6试用截面法计算图示桁架中指定杆件的内力。 N D 40K N 40K N 解：根据题意可得，支座反力如上图所示。 然后作截面I —I ，截面II —II 。 (1) 取截面I —I 左部分为隔离体。 根据∑M G =0 F N a =(40k N ×4m ＋40k N ×8m －90k N ×8m )/4m ＝-60k N 同理可得：由于∑M E ＝0 N 4x F N 4 B
结构力学力法习题及答案
力法作业 01 （0601-0610 为课后练习，答案已给出） 0601 图示结构，若取梁 B 截面弯矩为力法的基本未知量 ，当 增大时，则 绝对值： A．增大； B．减小； C．不变； D．增大或减小，取决于 比值。（ C ） 0602 图示桁架取杆 AC 轴力(拉为正)为力法的基本未知量 ，则有： A． ； B． ； C． ； D． 不定，取决于 值及
值。（ A ） 0603 图 b 示图a 结构的力法基本体系，则力法方程中的系数和自由项为：A． B． C． D． 。（ B ） 0604 图 a 结构取力法基本体系如图 b， 是基本未知量，其力法方程可写为 ，其中：
A． ； B． ； C． ； D． 。（ A ） 0605 图 a 结构的最后弯矩图为： A．图 b； B．图 c ； C．图 d ； D．都不 对。（ A ） 0606 图示结构 f (柔度) 从小到大时，固定端弯矩 m 为： A．从小到大； B．从大到小； C．不变化; D． m反向。（ B ）
0607 图示对称结构，其半结构计算简图为图： （ A ） 0608 图示结构( f 为柔度)： A． B． C． D． 。（ C ）
0609 图 a 所示结构，取图 b 为力法基本体系，则基本体系中沿 方向的位移 等于： A．0; B．k; C． D． 。（ C ） 0610 图a所示结构，取图b为力法基本体系，EA，EI均为常数，则基本体系中沿 方向的位移 等于： A．0； B， ； C． ； D． 。 ( C )
力法书面作业，按题目要求完成0611 试确定图示结构的超静定次数。
飞机结构力学第五章
第五章工程梁理论 一、开剖面薄壁结构 5-1、（例题）：薄壁梁的形状及受载情况如图5-9（a）所示，其剖面尺寸如图5-9（b）所示。 ，壁厚 。 求：1、处剖面上的正应力。 2、处剖面上的剪流。 解：1、计算处剖面上的正应力。 （1）求薄壁梁横截面的型芯，确定横截面中心主轴。 以为原点作坐标轴，，如图5-9（b）所示。现在确定横截面形心在此坐标系上的位置。因轴是截面对称轴，因此形心一定在轴上，，现在来确定。 形心坐标为 在坐标系上确定形心位置O。 现在确定横截面中心主轴，一般情况下，中心主轴与X轴夹角可按下式确定 但现在y轴是截面对称轴，过形心O作垂直y轴的坐标轴OX，如图
5-9（b）所示。OX与Oy即是中心主轴。 （2）计算横截面面积F和中心主惯性矩。 （3）计算所求截面内力N、及正应力 由已知条件可求： ∴ 截面上1、2、3、4、6各点正应力列表计算如下： 点号X y 1 2 3 4 6 由公式可知，当X（或y）为常值时，为y（或X）的线性函数。故
可按一定比例尺做出处截面上的正应力分布图。见图5-9（c）。 2、计算剪流 （1）求截面上内力 （2）求剪流q 将求得的剪流大小及方向绘成剪流图，如图5-9（d）。 5-2、（例题）已知：图5-10所示为一开剖面薄壁梁，薄壁不能承受正应力，四根缘条位置和面积已标在图中。 求：剖面弯心。 解：轴（见图5-10）是承受正应力面积的对称轴，因此是中心主轴之一。现求形心坐标 形心坐标为。过形心O作垂直轴的轴，是中
心主轴。 现在确定剖面弯心位置。（1）在截面上作用剪力 （2）在截面上作用剪力