几何组成分析习题
02结构的几何组成分析--习题
静定结构 无多余约束几何不变体系
二、无多余约束几何不变体系的组成规则有三个： 无多余约束几何不变体系的组成规则有三个：
①三刚片规则 三刚片用不在一直线上的三个铰两两相连。 三刚片用不在一直线上的三个铰两两相连。 ②两刚片规则 两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆或 不全平行也不交于一点的三根链杆连接。 不全平行也不交于一点的三根链杆连接。 一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接。 ③二元体规则 一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接。
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2 结构的几何组成分析 (c)
2.5 分析所示体系的几何构造。 分析所示体系的几何构造。 (a) (b)
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2 结构的几何组成分析 2.5
2.4
【解】
【解】
结论： 结论：无多余约束的几何 不变体系。 不变体系。 2.6 【解】 I
结论： 结论：有1个多余约束的几 个多余约束的几 何不变体系。 何不变体系。
III
II 结论：无多余约 结论： 束的几何不变体 系。
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2 结构的几何组成分析
对图示体系进行几何组成分析(10分)
一、对图示体系进行几何组成分析。
(10分)解：折杆ABC 、CDE 与BD 形成刚片I ，为几何不变体系且无多余约束。
（５分）刚片I 与地面由４链杆相连，整个结构为几何不变且有１个多余约束。
（５分）二、计算图示静定桁架的支座反力及1、2杆的轴力。
（14分）解：求支座反力)(2),(6),(2↑=↑=←=kN R kN Y kN X B A A （6分）求1、2杆的轴力截面法： )(520251011拉kN N N Y ==+⨯-=∑ （4分） 取E 结点： )(240214022压kN N N Y -==⨯--=∑（4分）三、P = 1在图示静定多跨梁ABCD 上移动。
（1）作截面E 的剪力影响线；（2）画出使Q E 达最大值和最小值时可动均布荷载的最不利布置；（3）当可动均布荷载q = 20 kN/m 时，求Q Emax 值。
（16分）（1） Q E 影响线见图（5分）（2）Q Emax 的最不利位置 （3分）Q Emin 的最不利位置 （3分）（3）kN q Q E 38)5332152521(20max =⨯⨯+⨯⨯⨯=∑=+ω（5分）四、用力法计算图示刚架，画M 图。
EI 为常数（20分）解：1、一次超静定结构，基本体系和基本未知量，如图 （2分）A B CDE 0.4 0.6+ －+0.4C ED2、列力法方程 01111=∆+P X δ （1分）3、作图和P M M ___1 （6分） 4、计算系数、自由项EI 14411=δ （3分） EIP 8101-=∆ （3分）5、解方程 kN X 625.51= （1分）6、作M 图 （4分）五、用位移法计算图示刚架，并作M 图。
各杆EI 为常数。
（20分）解：1、以刚结点角位移为基本未知量，得基本体系 （2分）；2、绘1M P M 图（图略） （6分）3、列位移法典型方程： 01111=+P F z k (2分)（4分）图（kNm ）33.75六、用力矩分配法绘制图示连续梁的弯矩图。
几何组成分析习题及答案.
题15．7试对图示体系进行几何组成分析。
解 (1)计算自由度。
体系的自由度为W- 2j -6-r=2×8-9-7=0(2)几何组成分析。
首先把三角形ACD和BCE分别看做刚片I和刚片Ⅱ，把基础看做刚片I，则三个刚片用不共线的三个铰A、B、C分别两两相联，组成一个大的刚片。
在这个大的刚片上依次增加二元体12、DGF、CHG、EIH、IJ3。
最后得知整个体系为几何不变，且无多余约束。
题15.8试对图示体系进行几何组成分析。
解 (1)计算自由度。
体系的自由度为W- 3m - 2h -r=3×6-2×7—4=0(2)几何组成分析。
刚片AF和AB由不共线的单铰A以及链杆DH相联，构成刚片I，同理可把BICEG部分看做刚片Ⅱ，把基础以及二元体12、34看作刚片I，则刚片I、Ⅱ、Ⅲ由不共线的三个铰F、B、G两两相联，构成几何不变体系，且无多余约束。
题15.9试对图示体系进行几何组成分析。
解 (1)计算自由度。
体系的自由度为W- 3m - 2h -r=3×14 -2×19 -4一O(2)几何组成分析。
在刚片HD上依次增加二元体DCJ、CBI、BAH构成刚片I，同理可把DMG部分看做刚片Ⅱ，把基础看做刚片I，则刚片I、Ⅱ、Ⅲ由不共线的单铰D，虚铰N、O 相联，构成几何不变体系，且无多余约束。
题15.10试对图示体系进行几何组成分析。
解 (1)计算自由度。
体系的自由度为W-2j—b-r=2×7—11-3一O(2)几何组成分析。
由于AFG部分由基础简支，所以可只分析AFG部分。
可去掉二元体BAC只分析BFGC部分。
把三角形BDF、CEG分别看做附片I和I，刚片I和I由三根平行的链杆相联，因而整个体系为瞬变。
题15.11试对图示体系进行几何组成分析。
解 (1)计算自由度。
体系的自由度为W- 2j -6-r=2×9-13—5一O(2)几何组成分析。
首先在基础上依次增加二元体12、AE3、AFE、ABF、FI4，成一个大的刚片I。
第2章平面体系的几何组成分析
第2章平面体系的几何组成分析10 .图示体系是---------------------------- 体系，因为02.有多余约束的体系一定是几何不变体系。
（）03.图中链杆1和2的交点O可视为虚铰。
（）11 .联结两个刚片的任意两根链杆的延线交点称为------------- ，它的位置是------------------ 定的12 .试对图示体系进行几何组成分析。
04.三个刚片用三个铰两两相互联结而成的体系是：A •几何不变；B•几何常变；C.几何瞬变；D.几何不变几何常变或几何瞬变。
（）05.联结三个刚片的铰结点，相当的约束个数为：A . 2 个；B. 3 个；C. 4 个；D.5个。
（）06.两个刚片，用三根链杆联结而成的体系是：A •几何常变；B.几何不变；C.几何瞬变；D.几何不变或几何常变或几何瞬变。
（）07.图示体系是：A•几何瞬变有多余约束；B •几何不变；C •几何常变；D•几何瞬变无多余约束。
（）C B13.14.对图示体系进行几何组成分析成分析。
15 .对图示体系进行几何组成分析。
E08 .在不考虑材料------------- 的条件下，体系的位置和形状不能改变的体系称为几何------------- 体系09 .几何组成分析中，在平面内固定一个点，需要18.对图示体系进行几何组成分析。
19.对图示体系进行几何组成分析20.对图示体系进行几何组成分析21 .对图示体系进行几何组成分析。
16.对图示体系进行几何组成分析。
对图示体系进行几何组成分析17.E。
几何组成分析举例
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【例2-9】试对图2-23a所示体系进行几何组成分析。
J I
B D
F
G
E
A
K C
H
IA
解：刚片I、II、III用三铰（铰A、B、C）两两相连， 组成几何不变体系，但有一个多余约束（杆AD）。
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由于三铰共线，故体系为瞬变。
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【例2-11】试对图a所示体系进行几何组成分析。
(a)
(b)
1
2
3
45
6
I
II
∞(I、II)
7
8
IV (地基)
III
∞(II、 III)
∞(I、 III)
解：先将三根支杆去掉后进行分析。
dh1
dh2
刚片I、II、III用三个点在∞远的虚铰相连。
K
J
I
H
G
F
B
E
D
C
A
8 5
4
7
6
1
3
2
解:根据二元体规则，如图b所示，依次取消二元体1， 2，…，8，只剩下地基，故原体系几何不变，且无多余约 束。
当然，也可以通过在地基上依次添加二元体8,7，…， 1而形成图a原体系，答案完全相同。
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【例2-5】试对图2-19a所示体系进行几何组成分析。
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【例2-8】试对图a所示体系进行几何组成分析。
(整理)昆明理工大学结构力学习题集
结构力学习题集一．几何组成分析01．图示体系是几何不变体系。
()瞬变体02．有多余约束的体系一定是几何不变体系。
错() 03．图中链杆1和2的交点O可视为虚铰。
错()O04．三个刚片用三个铰两两相互联结而成的体系是：A．几何不变；B．几何常变；C．几何瞬变；D．几何不变几何常变或几何瞬变。
() 05．联结三个刚片的铰结点，相当的约束个数为：A．2个；B．3个；C．4个；D．5个。
()06．两个刚片，用三根链杆联结而成的体系是：A．几何常变；B．几何不变；C．几何瞬变；D．几何不变或几何常变或几何瞬变。
() 07．图示体系是：A．几何瞬变有多余约束；B．几何不变；C．几何常变；D．几何瞬变无多余约束。
()08．在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和形状不能改变的体系称为几何不变体系。
09．几何组成分析中，在平面内固定一个点，需要。
两个不共线的约束10．图示体系是有多余约束的几何常变体系体系，因为。
自由度为5大于311．联结两个刚片的任意两根链杆的延线交点称为虚饺，它的位置是不定的。
12．试对图示体系进行几何组成分析。
AC DB无多余约束几何不变体系13．对图示体系进行几何组成分析。
AC DBE有多余约束的常变体系14．对图示体系进行几何组成分析。
AC D B有一个多余约束的瞬变体系15．对图示体系进行几何组成分析。
ABCDEF无多余约束的几何不变体16．对图示体系进行几何组成分析。
ABCDEF17．对图示体系进行几何组成分析 。
BC DE FA G18．对图示体系进行几何组成分析。
ABCDE19．对图示体系进行几何组成分析 。
ABCDE20．对图示体系进行几何组成分析 。
ABCDGEF21．对图示体系进行几何组成分析。
ABCDEFGHK几何不变体系二．内力分析计算01．静定结构的全部内力及反力，只根据平衡条件求得 ， 且解答是唯一的。
（ 对）02．静定结构受外界因素影响均产生内力。
大小与杆件截 面尺寸无关 。
结构力学习题及答案
结构力学习题第2章平面体系的几何组成分析2-1～2-6 试确定图示体系的计算自由度。
题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图题2-6图2-7～2-15 试对图示体系进行几何组成分析。
若是具有多余约束的几何不变体系，则需指明多余约束的数目。
题2-7图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图题2-12图题2-13图题2-14图题2-15图题2-16图题2-17图题2-18图题2-19图题2-20图题2-21图2-1 1W=2-1 9W-=2-3 3-W=2-4 2W-=2-5 1W=-2-6 4=W-2-7、2-8、2-12、2-16、2-17无多余约束的几何不变体系2-9、2-10、2-15具有一个多余约束的几何不变体系2-11具有六个多余约束的几何不变体系2-13、2-14几何可变体系为2-18、2-19 瞬变体系2-20、2-21具有三个多余约束的几何不变体系第3章静定梁和静定平面刚架的内力分析3-1 试作图示静定梁的内力图。
（a）（b）(c) (d)习题3-1图3-2 试作图示多跨静定梁的内力图。
（a）（b）(c)习题3-2图3-3～3-9 试作图示静定刚架的内力图。
习题3-3图习题3-4图习题3-5图习题3-6图习题3-7图习题3-8图习题3-9图3-10 试判断图示静定结构的弯矩图是否正确。
(a)(b)(c)(d)部分习题答案3-1 （a ）m kN M B ⋅=80（上侧受拉），kN F RQB 60=，kN F L QB 60-=（b ）m kN M A ⋅=20（上侧受拉），m kN M B ⋅=40（上侧受拉），kN F RQA 5.32=，kN F L QA 20-=，kN F LQB 5.47-=，kN F R QB 20=(c) 4Fl M C =（下侧受拉），θcos 2F F L QC =3-2 (a) 0=E M ，m kN M F ⋅-=40（上侧受拉），m kN M B ⋅-=120（上侧受拉）（b ）m kN M RH ⋅-=15(上侧受拉)，m kN M E ⋅=25.11（下侧受拉）（c ）m kN M G ⋅=29(下侧受拉)，m kN M D ⋅-=5.8(上侧受拉)，m kN M H ⋅=15(下侧受拉) 3-3 m kN M CB ⋅=10（左侧受拉），m kN M DF ⋅=8（上侧受拉），m kN M DE ⋅=20（右侧受拉） 3-4 m kN M BA ⋅=120（左侧受拉）3-5 m kN M F ⋅=40（左侧受拉），m kN M DC ⋅=160（上侧受拉），m kN M EB ⋅=80(右侧受拉)3-6 m kN M BA ⋅=60（右侧受拉），m kN M BD ⋅=45（上侧受拉），kN F QBD 46.28=3-7 m kN M C ⋅=70下（左侧受拉），m kN M DE ⋅=150（上侧受拉），m kN M EB ⋅=70(右侧受拉) 3-8 m kN M CB ⋅=36.0（上侧受拉），m kN M BA ⋅=36.0（右侧受拉） 3-9 m kN M AB ⋅=10（左侧受拉），m kN M BC ⋅=10（上侧受拉） 3-10 （a ）错误 （b ）错误 （c ）错误 （d ）正确第4章 静定平面桁架和组合结构的内力分析4-1 试判别习题4-1图所示桁架中的零杆。
02-2结构力学第二章 平面体系的几何组成分析-作业答案汇总
38 3 2 29 3 3
3个单铰结点, 3个折算为2个单铰结点的复铰结点
支杆
b3
11/73
(II III) 刚片II
(I II)
刚片III
几何不变且无多余约束
j9 单链杆：12根 复链杆：2根 折算为6根单链杆
W 2 j b 29 12 6 0
5/73
【作业1】分析图示体系的几何构造
图3
【作业1】分析图示体系的几何构造
图4
先考察如图所示结构
∞(II III)
9/73
【作业2】求图示系统的计算自由度
刚片 m 1 单刚结点 g 4 铰结点 h 0 支杆 b 3
内部无多余约束刚片
W 3m 3g 2h b
31 3 4 3 12
10/73
【作业2】求图示系统的计算自由度
刚片 m 8
单刚结点 g 2
W 3m 3g 2h b
铰结点 h 9
刚片 m 14 单铰链结点 h 18
刚片II
刚片III
(I II)
(I III) 刚片I
瞬变体系
其中折算为2个单铰结点的 复铰结点有6个
∞(II III)
其中折算为3个单铰结点的 复铰结点有2个 单刚结点 2个 g 2 和基础相连的支杆 0个 b 0
W 3m 3g 2h b
314 3 2 218 0
∞(II III)
刚片II (I II) (I III) 刚片III
刚片I
几何不变且无多余约束
(I II) 刚片II (I III) 刚片III
刚片I
几何不变且无多余约束
7/73
【作业2】求图示系统的计算自由度
图1 并进行几何构造分析
结构力学几何组成分析-例题
C B A
D E F
几何不变体系，AB 为一个多余约束。
按增加二元体顺序的不同，多余约束可以是AB、 BC、CD、DE、EF中的任意一个。
【例】
去掉一个多余约束。
去掉一个多余约束。
去掉一个必要约束。
#多余约束的个数是一定的，位 置不一定，但也不是任意的。
【例】
1.去掉与地基的几何 不变体系约束。 2.去掉二元体。
24
24
去掉与地基的连接， 几何不变体系, 无多余约束。 只考虑上部结构
【例】
Ⅰ
Ⅱ
去掉与地基的连接， 只考虑上部结构
几何不变体系, 有一个多余约束。
【例】
12
Ⅰ
Ⅱ
3
【例】
去掉与地基的连接， 只考虑上部结构
用三个链杆相连。几何不变 体系，且没有多余约束。
2
3
4
A
1
5
B
去掉与地基的连接， 只考虑上部结构
二元体。
几何不变体系, 没有 多余约束。
【例】
C B
去掉A、C两个二 元体。几何可变， 少二个约束。
A
【例】
D
E
AC
F
B
D E
F
■AB 、 AC 看 成 加 到 地 基上的二元体。 ■刚片DEF与地基用三 根支链杆相连。
几何不变体系， 且没有多余约束。
【例】
8
7
9
8
7
9
6
10
6
10
1
3
5
1
3
5
【例】
从基础开始增加杆件。几何不变体系，有4个多余约束 【例】
去掉与地基相连的约束, 几何不变体系, 没有多余约束。
结构力学-平面体系的几何组成分析知识重点及习题解析
《结构力学》平面体系的几何组成分析知识重点及习题解析一、基本概念1.1、几何不变体系若不考虑材料变形，在任意荷载作用下几何形状和位置均能保持不变的体系。
1.2、几何可变体系即使不考虑材料变形，在很小的荷载作用下，也会发生机械运动而不能保持原有几何形状和位置的体系。
1.3、瞬变体系原可发生形状或位置的改变，但经微小位移后即转化为几何不变的体系。
1.4、刚片平面杆件体系中的几何不变的部分，也可以是一根杆件或大地等。
1.5、虚铰连接两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰，不过这个铰的位置随着链杆的转动而改变，这种铰称为虚铰。
1.6、自由度物体运动时可以独立变化的几何参数的数目，也即确定物体位置所需的独立坐标数目。
1.7、约束减少自由度的装置，称为联系或约束。
1.8、必要约束能改变体系自由度的约束，也即使体系成为几何不变而必须的约束。
1.9、多余约束不能减少体系自由度的约束。
1.10、计算自由度并非体系的真实自由度，而是体系的自由度数目减约束数目。
计算公式如下：W=3m-（2h+r）式中W一计算自由度；m一刚片数；h—单铰数，连接n个杆件的复铰相当于n-1个单铰；r—支座链杆数。
对于铰结链杆体系，还可用如下公式计算：W=2j-（b+r）式中j一结点数；b一杆件数二、几何不变体系的基本组成规则2.1、三刚片规则三个刚片用不在不同一条直线上的三个单铰两两铰连，组成的体系是几何不变的。
2.2、二刚片规则两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相连，为几何不变体系；或者两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相连，为几何不变体系。
2.3、二元体规则在一个体系上增加或拆除二元体，不会改变原有体系的几何构造性质。
三、几何构造与静定性的关系所谓体系的静定性，是指体系在任意荷载作用下的全部反力和内力是否可以根据静力平衡条件确定。
静定结构的几何构造特征是几何不变且无多余约束，而有多余约束的几何不变体系则是超静定结构。