结构力学实验指导书1
《结构力学》自学指导书

《结构力学》自学指导书一、课程编码及适用专业课程编码:025221211学期总学时:88学期面授学时:24学期自学学时:64适用专业:适用于土木函授本科专业。
二、课程性质《结构力学》是土木函授本科专业的重点技术基础课。
是一门既重理论又重实践(计算)的课程。
三、本课程的地位和作用《结构力学》是土建、水利等工程专业的一门技术基础课,具有较强的理论性。
《结构力学》是高等学校土木类专业的一门重要课程。
作为技术基础课程,它具有基础性、应用性和先进性。
基础性是指基本理论、基本知识和基本技能。
《结构力学》是为后续专业课如《钢结构》等的学习打下基础,为学生毕业后从事有关土木工程工作、解决工程技术问题提供必要的基础知识和计算技能,它是研究和发展本专业的重要工具,同时注重培养学生解决实际问题的能力。
四、学习目的与要求通过本课程的学习,其目的是掌握杆系结构的计算原理与方法,了解各类结构受力性能,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础,培养结构分析与计算等方面的能力。
具有较强的实践性,可解决工程实践中的实际问题,并为后续专业课打好基础;本课程的基本要求是应掌握结构几何组成分析,静定结构内力分析,静定结构的位移计算方法和原理,超静定结构的计算方法和原理。
掌握简支梁的影响线的绘制及影响线的应用。
为学好《结构力学》这门课,学习时应注意以下几点:(一)要抓主要矛盾,有条件地略去一些次要因素,找出问题的本质。
(二)要抓住重点,即应牢固掌握基本概念、基本定理和主要公式。
(三)要有良好的学习方法,要学好结构力学,应遵循“多练——多思——多总结”。
(四)学习是要理论联系实际,重视实际应用。
五、本课程的学习方法为了学好本课程,首先要具有正确的学习目的和态度。
在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。
学习结构力学,决不能满足于知道了一些解题知识。
只是记住了一些解题的方法、步骤,能照猫画虎地按例题作出习题,是远远不够的。
桥梁结构实验指导书2015

图 3-2 主梁、主塔应变测点布置图
图 3-3 主梁挠度和主塔变位测点布置图
三、试验方法及步骤
(一)静载试验 1、贴应变片; 2、安装位移计; 3、预加载:预加载一级荷载(在主跨 L/2、L/4、3L/4,边跨 L/2 上同时加载),
每加载点 15kN,每级停歇 5 分钟后读取数据。同时检查试验装置,试件和仪表 工作是否正常,然后卸载,发现问题及时排除;
6、预载后进行正式试验。
(1)施加初荷载,待稳定后读取荷载、应变、挠度和反力等初读数;
(2)继续加载,待稳定后读取荷载、应变、挠度和反力等读数值。
继续加载须按同一标准量值重复进行两次,如两次加载的试验量测值相差 10%及以上时,应再加载一次,直至满足要求。
四、实验报告内容
2
1. 两次继续加载的平均值与初始加载之差作为计算荷载,与之相应的应变、
前次、后次 数据显示
在数据显示画面上单击鼠标右键,可弹出如下菜单,也可以选择需要显示的
项目。利用
按钮,可以查看前一次和后一次采样结果。
5.平衡结果
当实验不能一次性完成或中途出现异常情况(如突然掉电)导致实验中断时,
重新启动采集软件,查找机箱,再执行平衡结果下传即可恢复系统到正常状态。
6.数据格式转换
3.采样
查找机箱 F2 平衡操作 F3 试采样 F4 单次采样 F5 定时采样 F6 滞回曲线 F7 通道监视
(1)平衡操作 F3:输入本次实验文件名,选择显示平衡结果,按确定进行平
衡操作。如果有测点不平衡,则应排除故障,直到各测点调平衡为止。 注意:该操作仅在“加载实验”之前使用,实验开始之后不能再进行平衡操
4、正式加载:仪表重新调零后,重新加载试验,共加载三种荷载工况,具体 如下:
建筑结构试验实验指导书土木工程

建筑结构试验09级实验指导书说明一、试验报告必须用墨水笔工整书写,原始记录不得涂改,每个学生必须按时独立完成试验报告,(包括预习思考题及试验作业题)。
二、严格遵守实验室规则:1.做好试验课前的预习。
2不得动用与本次实验无关的仪器设备。
3试验完毕,清理整理所用仪器设备及环境卫生,填好实验使用登记本,并交给任课老师后方可离开实验室。
4如有仪器设备损坏,按学校有关规定处理。
三、实验指导书所列试验方法均以现行国标和规范为依据。
编者:陈高2012年5月目录实验一等强度梁实验 (1)一、实验目的: (1)二、实验原理 (1)三、实验步骤 (2)四、实验记录 (3)实验二纯弯梁实验 (4)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)三、实验步骤 (5)四、实验结果 (6)五、实验记录表格 (7)实验三同心拉杆实验 (8)一、实验目的 (8)二、实验原理 (8)三、实验步骤 (9)四、实验记录表格 (9)实验四:偏心拉杆实验 (10)一、实验目的 (10)二、实验原理 (10)三、实验步骤 (12)四、实验结果处理 (12)实验五典型桁架结构静载实验 (14)一、实验目的 (14)二、实验原理 (14)三、实验操作步骤简介 (15)四、实验记录 (16)实验六混凝土无损检测实验 (18)一、实验目的 (18)二、实验仪器 (18)三、试验方法及步骤 (18)四、实验报告 (18)五、思考题 (18)实验一等强度梁实验一、实验目的:1、学习应用应变片组桥,检测应力的方法2、验证变截面等强度实验3、掌握用等强度梁标定灵敏度的方法4、学习静态电阻应变仪的使用方法二、实验原理1、电阻应变测量原理电阻应变测试方法是用电阻应变片测定构件的表面应变,再根据应变一应力关系(即电阻-应变效应)确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
这种方法是以粘贴在被测构件表面上的电阻应变片作为传感元件,当构件变形时,电阻应变片的电阻值将发生相应的变化,利用电阻应变仪将此电阻值的变化测定出来,并换算成应变值或输出与此应变值成正比的电压(或电流)信号,由记录仪记录下来,就可得到所测定的应变或应力。
09土木结构力学实验大纲与指导书(精)

结构力学实验大纲与实验指导书实验班级:09土木工程各班指导教师:郭卫青2012年2月结构力学实验大纲一、实验目的1、理解结构力学求解器的算法原理、理解平面刚架静力分析程序设计步骤2、掌握使用求解器编制数值输入程序,通过结构力学上机实验合理输入平面结构的数据与变量,并掌握进行力学求解的方法二、实验大纲1、认真学习使用结构力学求解器输入平面结构及其命令格式。
通过学习与上机操作,掌握使用结构力学求解器输入平面结构及其命令格式2、通过学习与上机操作,掌握使用结构力学求解器对指定平面体系进行几何构造分析的基本方法3、通过学习与上机操掌握,能对某平面框架结构进行编程和数据输入,使用结构力学求解器求解位移与内力4、按以上要求独自拟写二份实验报告;编制结构力学求解器输入平面结构数据输入程序,对某平面框架结构进行编程和数据输入上机实验指导书一、结构力学求解器数值输入程序的编制与输入:1、打开结构力学求解器,建立新文件2、对输入图示指定平面结构进行文件编号,建立“保存”路径3、对平面结构划分结点与单元,建立结构的整体坐标系与局部坐标系后,进行平面结构的数值程序的编制与输入4、title,数值输入B5、结点,1,0,06、结点,2,0,17、结点,3,1,18、结点,4,1,09、结点,5,1,210、结点,6,2.5,011、结点,7,2.5,2.512、单元,1,2,1,1,0,1,1,113、单元,2,3,1,1,1,1,1,014、单元,4,3,1,1,0,1,1,115、单元,3,5,1,1,1,1,1,116、单元,5,7,1,1,1,1,1,017、单元,6,7,1,1,1,1,1,018、结点支承,6,6,0,0,0,019、结点支承,4,4,0,0,020、结点支承,1,4,0,0,021、单元荷载,1,3,1,0,1,9022、单元荷载,2,1,10,1/2,9023、单元荷载,4,3,2,0,1,9024、单元荷载,5,3,1,0,1,9025、单元材料性质,1,6,-1,1,1,10,-126、自振频率参数,10,1,0.000527、屈曲荷载参数,5,1,0.000528、极限荷载参数,0.00000529、“END”结束本次平面结构输入并予以“保存”30、运用结构力学求解器求解平面体系的几何构造分析31、对已输入平面结构进行内力与位移求解与计算32、运用结构力学求解器求解位移和内力后,对一个平面结构手绘出其结构的内力图(M、Fs、Fn33、对以上结构进行输入与求解,演示给指导老师,进行评分弯矩图M(单位:KNM7 -1.35 (5 0.23 0.03 5 (4 0.47 (6 3.83 0.67 2 3.83 (2 -6.17 (1 1.03 3 -6.17 0.35 (3 1.67 1 4 6 剪力图 FS(单位:KN)7 (5 -0.05 5 (4 -0.24 (6 -1.26 2 (2 0.67 3 (1 -3.83 (3 -6.41 1 4 6 轴力图 FN(单位:KN)二、运用结构力学求解器输入并求解图示平面框架结构: 20.00 2.00 20.00 5 EI=1 (4 EI=2 (6 6 EI=1 (5 10.00 4.00 EI=2 (2 10.00 10.00 3 EI=2 (1 4 EI=2 (3 1 2 1、TITLE,二层框架 2、结点,1,0,0 3、结点,2,6,0 4、结点,3,0,3 5、结点,4,6,3 6、结点,5,0,6 7、结点,6,6,6 8、单元,1,3,1,1,1,1,1,1 9、单元,3,4,1,1,1,1,1,1 10、 11、12、 13、单元,2,4,1,1,1,1,1,1 单元,3,5,1,1,1,1,1,1 单元,4,6,1,1,1,1,1,1 单元,5,6,1,1,1,1,1,114、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,2,6,0,0,0,0 结点荷载,3,1,10,0 结点荷载,5,1,20,0 单元荷载,6,1,20,1/2,90 单元荷载,2,1,10,1/3,90 单元荷载,2,1,10,2/3,90 单元荷载,2,3,4,0,1,90 单元荷载,6,3,2,0,1,90 单元材料性质,1,3,-1,2,0,0,-1 单元材料性质,4,5,-1,1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,2,0,0,-1 单元材料性质,6,6,-1,2,0,0,-1 END 三、通过学习与上机操作,能对某平面框架结构进行编程和数据输入,使用结构力学求解器求解平面框架结构的位移与内力并将上述求解与计算过程进行演示,由指导教师给予评分;要求独立完成填写二份实验报告,不得抄袭。
船舶结构力学手册

实验1:应变片的粘贴技术实验目的通过实验了解应变片的测量原理及应变片的选用;通过应变片的实际粘贴、接线,初步掌握应变片的贴粘工艺过程;能够进行粘贴质量的检查并会采取适当防潮措施。
、实验仪器、(1) 试件:条形钢(2) 不同规格型号的应变片(3) 粘贴剂:704硅胶、保护剂(4) 仪表:兆欧表、惠斯登电桥、万用表(5) 焊接工具:电烙铁、焊锡、松香(6) 电吹风(7) 其它:0.02-0.04 ㎝导线,绝缘胶带纸,棉纱、脱脂棉、无水酒精、划丝、卡尺、0#砂纸等。
、实验内容及步骤应变片的准备根据测试的内容(拉压力、扭矩、加速度等)、测试条件及贴片部位的情况和布片方案,二次代表的要求(阻值、灵敏度系数等)等因素,选择适当的应变片,在同一桥路中,应变片的灵敏度系数和原始阻值应尽量一致,阻值之差不能超过电阻应变仪的电阻平衡范围(0.5Ω),阻值相差太大,造成电桥的初始不平衡,影响测量精度。
应变片的几何尺寸也应选择得当。
用目测检查应变片敏感珊是否排列整齐;先用万用表初查应变片有无断路和短路现象及粗略的原始电阻值,再用惠斯登电桥精确测量应变片的阻值(精确到0.1Ω)。
2. 构件贴片表面的处理为了保证一定的粘贴强度,必须对构件表面进行处理,试件贴片部位需要处理的面积应大于应变片的基底。
首先要去掉表面的锈斑、油漆、氧化皮等污垢;然后用砂轮将表面打平,再用0#或1#砂布磨光。
如果是光滑的加工表面,用0#或1#砂布沿与应变片纵向线成450的方向打出一些纹路。
打磨面积约为应变片的3-5倍。
3. 划线在处理好的表面上,定出测点确切位置,用划针通过测点轻轻划出贴应变片位置的中心线,即应变片的方位线。
4. 清洗贴片表面用脱脂棉球蘸无水酒精对贴片表面进行擦洗。
一般要擦洗2到3次,直到没有油污为止。
擦好的表面切勿用手或其他物触碰。
5.贴片在应变片贴面上涂一薄而均匀的胶层,然后把应变片放到贴片位置上(注意对准坐标线)。
特别注意要保证应变片的方位;然后在应变片上盖一张玻璃纸,一手捏住引出线,用另一只手的母指或食指从片头到片尾轻轻均匀地滚压,把多余的胶水和气泡挤出,直到应变片粘住为止。
混凝土结构试验指导书

淮海工学院土木工程系混凝土结构试验指导书淮海工学院土木工程专业《混凝土结构》教学试验之一短期荷载作用下矩形截面梁正截面强度试验指导书一、试验目的通过少筋梁、适筋梁和超筋梁的试验,加深对受弯构件正截面三个工作阶段和两种破坏形态(塑性、脆性)的认识,并验证正截面强度计算公式。
二、试验内容和要求1、观察试件在纯弯区段的裂缝出现和展开过程,并记下开裂荷载P。
2、量测试件在各级荷载作用下的跨中挠度值。
绘制梁跨中挠④开裂后至使用荷载分二次加荷,每次加荷五分钟读百分表,至使用荷载时读应变仪,用放大镜读最大裂缝宽度。
⑤使用荷载至计算M u值之间分三次加荷。
前二次每次读百分表,至第二次读应变仪,读后拆除百分表,至第三次加荷后仍不破坏,再酌量加荷直至破坏,仔细观察梁破坏的特征,并记下破坏荷载。
四、注意事项1、务必明确试验的目的、要求,熟悉试验步骤及有关注意事项,如有不清楚的地方可以进行研究、讨论或询问指导人员,对与试验无关的仪器设备不要随便乱动。
2、试验时一定要听从指导人员的指挥,在试件破坏时要注意安全。
淮海工学院土木工程专业《混凝土结构》教学试验之二短期荷载作用下矩形截面梁斜截面强度试验指导书一、试验目的通过斜压梁、剪压梁和斜拉梁的试验,加深对受弯构件斜截面三种破坏形态的认识,并验证斜截面强度计算公式。
二、试验内容和要求1、观察试件的裂缝出现和展开过程,并记下开裂荷载P。
2、量测试件在各级荷载作用下的跨中挠度值。
绘制梁跨中挠度的M-f图。
3、量测试件在受剪区段沿45°截面的平均应变,绘制沿45度截面的应变分布图形。
4、观察和描绘试件破坏情况和特征。
记下破坏荷载,验证理与试验无关的仪器设备不要随便乱动。
3、试验时一定要听从指导人员的指挥,在试件破坏时要注意安全淮海工学院土木工程专业《混凝土结构》教学试验之三矩形截面对称配筋偏心受压短柱正截面承载力试验指导书一、试验目的验证钢筋混凝土偏心受压构件正截面的受力特点与两种破坏特征和承载力计算公式,并观察偏心受压构件的变形和裂缝发展过程。
结构力学实用手册

结构力学实用手册第一编结构力学基础一、力学概论1.1 力学的概念力学是研究物体受外力作用时的位移、速度、加速度及其他中间现象与问题的学科,是一门基础的科学,也是研究机械与物理的理论基础,是工程技术中最基本的学科。
物理力学研究两个物体间的作用力,并利用它们解决工程机械、建筑学、给水设备、机械设备、桥梁工程、地质工程、地质勘探、兵器科学等工程问题。
1.2 力学若干基本单位与量力学课程中最重要的研究对象是各种物体间的作用力,而这些作用力的大小和方向是由物体的质量、速度以及加速度决定的。
力学分为力学的研究的基础,力学的概念、莫尔斯定律、柯西假说、位量、动量和动能原理等基本概念都是必须掌握的。
例如:牛顿第二定律的推导表明:只要作用力的矢量总和相等,则它们所作用的物体的加速度也是相等的,由此可以得出莫尔斯和柯西假说。
而柯西假说给出了一个关于结构力学的重要概念——求得逐次无止境的作用力,并使作用力的总和为零,而这一概念更加具体得确定了研究结构力学时候所要求的三种量:力、位移和应力。
1.3 力学法则1.牛顿第一定律(物体保持其运动方向的最终定律):在物体的运动过程中,不论受到怎样的外力作用,物体都有力学上的守恒原则,即外力作用于物体后,它所受的力和外力之和加起来为零,这就是牛顿第一定律2.牛顿第二定律(物体运动量变化的定律):物体上受外力引起的力与物体的质量之比等于物体的加速度,这就是牛顿第二定律。
以上的定律构成了力学的基础。
3.莫尔斯定律:当外力和、队、抗push力等外力作用在一个系统上时,则这个系统的加速度是由这些外力的矢量和的大小和方向决定的。
4.柯西假说:当系统处于静止状态或相对运动状态时,则这个系统中存在的作用力必须互相抵消,使得它们的矢量和等于零。
《结构力学》实验课程——结构数值仿真-实验指导书(全套完整版)

《结构力学》实验课程结构数值仿真实验实验教学指导书土木工程学院结构实验中心《结构力学》结构仿真实验指导书1.实验内容对《结构力学》课程中静定结构、超静定结构的内力、位移计算和结构影响线的基础上,采用结构数值的计算方法,通过计算软件完成同一结构的仿真分析,并将两种计算结果进行对比,找到数值分析方法和《结构力学》基本求解方法的差异,并对电算原理进行初探性学习。
2.实验目的1)锻炼学生计算分析能力,激发学生的学习兴趣;2)通过仿真试验可拓展专业课的教学空间,激发学生学习兴趣,增加教与学的互动性,使学生更多地了解复杂结构的试验过程,从而更深刻地理解所学《结构力学》课程内容。
3)通过数值仿真计算和《结构力学》中解析法(力法、位移法等),验证所学结构力学方法的正确性;4)对电算原理及有限元理论有初步认识,并开始初探性学习;3.实验要求计算机,安装有MIDAS/civil等有限元计算软件。
预习指导书和数值计算仿真过程录像。
二、实验指导内容每个学生必须掌握的主要内容有:1、连续梁结构仿真分析;2、桁架结构仿真分析;3、框架结构仿真分析;4、影响线及内力包络图分析。
三、实验报告要求1、每人一个题目,完成结构的《结构力学》的手算计算,手算计算需要详细,要求手写在实验报告之中;2、在完成上述手算工作后,进行结构数值仿真计算,描述重要操作过程;3、结构数值仿真计算结果打印在实验报告之中;4、将结构数值仿真计算结果与《结构力学》手算结果进行对照,误差分析;初级课程: 连续梁分析概述比较连续梁和多跨静定梁受均布荷载和温度荷载(上下面的温差)时的反力、位移、内力。
3跨连续两次超静定3跨静定3跨连续1次超静定图 1.1 分析模型➢材料钢材: Grade3➢截面数值 : 箱形截面 400×200×12 mm➢荷载1. 均布荷载 : 1.0 tonf/m2. 温度荷载 : ΔT = 5 ℃ (上下面的温度差)设定基本环境打开新文件,以‘连续梁分析.mgb’为名存档。
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实验指导书
---《结构力学》
编者 XX
1 平面结构的输入
一个平面结构体系主要有结点定义、单元定义、约束定义。
欲输入一个结构体系,首先建立一个新文件,然后输入命令。
在求解器中输入命令有两种方法:利用“命令”菜单中的子菜单,打开相应的对话框,在对话框中根据提示和选项输入命令;在命令中直接键入命令行。
第二种方法要求用户对命令格式相当熟悉,因此下面主要介绍如何应用“命令”菜单输入平面结构体系。
1. 结点的输入和定义
打开“命令”菜单下的子菜单“结点”
在结点对话框中输入单元码及坐标,单击“应用”
在观览器中显示结点将命令自然写在文档上
利用上述步骤,连续输入所需的结点,完成输入后,单击“关闭”按钮,关闭结点对话框。
2. 单元的定义
打开“命令”菜单下的子菜单“单元”选择单元端点的连接方式,单击“应用”
在观览器中显示单元将命令自然写在文档上
利用上述步骤,连续输入所需的单元,完成输入后,单击“关闭”按钮,关闭单元对话框。
若要预览;可以单击“预览”。
修改时可以修改命令。
3. 结点支座的定义
打开“命令”菜单下的子菜单“位移约束”
选择结点码、支座类型等,单击“应用”
在观览器中显示支座将命令自动写在文档上
利用上述步骤,连续输入所需的结点支座,完成输入后,单击“关闭”按钮,关闭
支座约束对话框。
若要预览,可以单击“预览”。
修改时可以修改命令。
最后形成所需的平面几何体系。
下面讨论如何利用求解器进行几何组成分析。
2 用求解器求解几何构造分析
对于几何构造分析,求解器具有两种求解功能。
1. 自动求解
打开“求解”菜单下的“几何组成”
显示几何组成分析结果
利用自动求解:可以判断几何可变还是几何不变;对于可变体系,给出体系的自由
度,指出是常变体系还是瞬变体系,并静态或动画显示机构运动模态;若体系有多余的
约束,给出多余约束的数目。
2. 智能求解
打开“求解”菜单下的“几何构造”,显示几何组成分析对
话框
平面体系图形
3.用求解器计算结构的影响线
利用《结构力学求解器》可以求解任意结构的任意单元中任意截面的内力影响线,单位荷载可以是单位竖向力、水平力、单位力矩;内力可以是弯矩、剪力或轴力。
1. 利用编辑器选择或录入一静定结构。
如图4-1
图4-1
2. 输入影响线求解参数
在编辑器中打开“命令”下拉菜单中的“其他控制参数”的“影响线”(图4-2a),此时显示“影响线求解参数”对话框图4-2b,在对话框中按需要选择:单位荷载的类型和方向、欲求影响线截面内力的位置、类型。
单击“应用”按钮,然后单击“关闭”按钮,退出对话框。
图4-2a
图4-2b
3. 求解
单击编辑器中“求解”下拉菜单中的“影响线”(图4-3a),在影响线显示器中有影响线数据,当选则“结构”、“单元”时,在浏览器中将显示相应的影响线(图4-4b)。
图4-3a
图4-3b 4、用求解器进行位移计算
在输入一个静定结构后,为了求解结构的位移,只要输入结构的各杆件的材料性质和温度变化就能够计算结构的位移,下面讨论如何输入材料性质和温度改变。
1. 输入材料的性质
在“编辑器”中依次选择菜单“命令”、“材料性质”(图6-14a),则显示材料性质对话框(图6-14b),从中选择材料相同的单元范围,再输入所需的杆件刚度性质,均布质量、极限弯矩可以空缺,然后单击“应用”,直至各杆件定义完毕,最后单击“关闭”,完成输入,即可进行位移计算。
图
6-14a
图6-14b
2. 输入温度改变
在“编辑器”中依次选择菜单“命令”、“温度改变”(图6-15a),则显示温度改变对话框(图6-15b),从中选择温度改变相同的单元范围,再根据提示选择所需的各项参数,然后单击“应用”,直至各杆件定义完毕,最后单击“关闭”,完成输入,即可进行位移计算。
图
6-15a 图6-15b
5.用求解器进行力法计算
利用求解器可以求解一般平面超静定结构的位移和内力。
在利用求解器求解超静定结构的内力和位移时,只要输入一超静定结构,同时由于超静定结构的内力与刚度有关,故应输入各个杆件的材料性质(EI,EA),然后可直接应用求解器中的命令进行计算。
当然利用求解器也可以练习力法,具体做法是:
1.输入一超静定结构(手工输入)。
2.根据情况选择一基本体系,基本体系可以是静定结构,也可以是超静定结构(手工输入基本体系)。
3.列力法方程(手工列方程)。
4.利用求解器计算位移的功能,计算各项系数(求解器自动计算)。
5.求出多余未知力(收手工计算)。
思考:为什么基本体系可以选择超静定结构?
6.矩阵位移法中的程序应用
基本信息的输入
在使用矩阵位移法解题时,我们首先要进行结构的离散化,这一步需要手工完成的。
对用结点将结构进行划分所得到的单元集合体,按一定顺序对结点、单元分别加以编号。
接着用数字描述结点左边、单元材料和截面特性以及支承信息和荷载信息等等,为矩阵位移法的分析,计算程序提供信息,需要向程序提供的资料有以下几类:
(1)几何形状及材料特性资料:包括结点个数、坐标位置、单元数、单元编码,单元的截面性质和单元的弹性模量。
(2)结构的约束情况资料:包括约束数和约束所在的结点和方向。
(3)荷载情况资料:包括结点荷载和非结点荷载对于结点荷载需要输入荷载作用结点、方向和大小;对于非结点荷载需要输入荷载作用单元号,荷载类型,作用位置,大小和方向。
2.刚度矩阵:包括单元刚度矩阵和总的刚度矩阵。
3.边界条件的处理:可单独开辟列宽为4的矩阵存储由关结点的约束信息,其中第一列存放结点编号,其余三列存放利用0、1开关控制结点各方向的约束情况。
比如用1代表有约束,那么对于结点编号为10的固定支座其约束信息就可以资料化为10,1,1,1;而固定铰支座可以表示为10,1,1,0。
4.非结点荷载的等效:
5.建立求解刚度方程:刚度方程中的未知量是结点的位移,刚度方程是一个多元的线性方程组{P}=[K]{Δ},它的解法很多,常见的有高斯消元法、矩阵分解法等,这些方法的程序都容易实现。
6.计算杆端力。
下面以下图为例求解所示刚架内力的数据输入和结果输出。
3,5,1,1 “单元数、结点数、特殊点数、结点荷载数目、非结点荷载数目”
0.0,0.0,4.0,0.0,0.0,4.0,0.0,4.0,4.0,4.0 “各结点坐标(按结点编号顺序输
入)”
1,3,0.312E+07,0.416E+05,4,5,0.312E+07,0.416E+05,2,5,0.312E+07,
0.416E+07
“各单元定义,包括单元两端结点编号、的值(按单元编号顺序输入)”
1,1,1,1,2,1,1,1,4,3,3,0 “结束信息(1代表有约束,0代表无约束)”
4.1,30.0 “结点荷载信息”
结果输出:
NE=3 NJ=5 NS=3 NPJ=1 NPF=1
NODAL POINT COORDINATES
NODE PX—PY—PZ
4.1 30.0000
NO—
DISPLACEMENTS OFNODES
ELEMENT THRUSE/SHEAR/MOMENT
ELEMENT。