静定与静不定问题

《结构力学习题集》(上)超静定结构计算――力法1(精)

超静定结构计算——力法 一、判断题: 1、判断下列结构的超静定次数。 (1、 (2、 (a (b (3、 (4、 (5、 (6、 (7、 (a(b 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力,只与各杆件刚度的相对数值有关。 4、在温度变化、支座移动因素作用下,静定与超静定结构都有内力。 5、图a 结构,取图b 为力法基本结构,则其力法方程为δ111X c =。 (a(bX 1

c 6、图a 结构,取图b 为力法基本结构,h 为截面高度,α为线膨胀系数,典型方程中?12122t a t t l h =--(/(。 t 2 1 t l A h (a(bX 1 7、图a 所示结构,取图b 为力法基本体系,其力法方程为。 (a(bP k P X 1 二、计算题: 8、用力法作图示结构的M 图。 B EI 3m 4kN A 283 kN 3m EI

/m C 9、用力法作图示排架的M 图。已知 A = 0.2m 2,I = 0.05m 4 ,弹性模量为E 0。 q 8m =2kN/m 6m I I A 10、用力法计算并作图示结构M 图。EI =常数。 M a a a a 11、用力法计算并作图示结构的M图。 q l l ql/2 2 EI EI EI 12、用力法计算并作图示结构的M图。

q= 2 kN/m 3 m 4 m 4 m A EI C EI B 13、用力法计算图示结构并作出M图。E I 常数。(采用右图基本结构。P l2/3l/3l/3 l2/3 P l/3 X 1 X 2 14、用力法计算图示结构并作M图。EI =常数。 3m 6m

第六章简单超静定问题习题选解

图 习题?-16 图 ? N l 图 习题?-56习 题 [6-1] 试作图示等直杆的轴力图。 解：把A 支座去掉，代之以约束反力A R （↑）。 A AC R N = F R N A CD 2-= F R N A BD 3-= 变形协调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)2(2=-+-+F R F R R A A A 4 7F R A = 故：4 7F R N A AC = = 42472F F F F R N A CD -=-=-= 4 53473F F F F R N A BD - =-=-= 轴力图如图所示。 [6-5] 图示刚性梁受均布荷载作用，梁在A 端铰支，在B 点和C 点由两根钢杆BD 和CE 支承。已知钢杆BD 和CE 的横截面面积22200mm A =和21400mm A =，钢杆的许用应力MPa 170][=σ，试校核该钢杆的强度。 解：以AB 杆为研究对象，则： 0=∑A M

1 02 3 )330(3121=? ?-?+?N N 135321=+N N (1) 变形协调条件： 3 1 21=??l l 123l l ?=? 1 12238.1EA l N EA l N ?=? 400 32008.11 2N N =? 212.1N N = (2) (2)代入（1）得： 13532.122=+N N )(143.322 .4135 2kN N ≈= （拉力） )(571.38143.322.12.121kN N N ≈?== （压力） 按轴力正负号的规定，记作： kN N 571.381-=；kN N 143.322= 强度校核： MPa MPa mm N A N 170][4275.9640038571|| ||2 111=<===σσ，符合强度条件。

《材料力学》第6章-简单超静定问题-习题解

第六章 简单超静定问题 习题解 [习题6-1] 试作图示等直杆的轴力图 解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R （↓）。设2F 作用点为C ， F 作用点为D ，则： B BD R N = F R N B CD += F R N B A C 3+= 变形谐调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)(2=++++F R F R R B B B 45F R B - =（实际方向与假设方向相反，即：↑） 故：45F N BD -= 445F F F N CD -=+-= 4 7345F F F N AC = +-= 轴力图如图所示。

[习题6-2] 图示支架承受荷载kN F 10=，1，2，3各杆由同一种材料制成，其横截面面积 分别为21100mm A =，2 2150mm A =，23200mm A =。试求各杆的轴力。 解：以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。 ∑=0X 030cos 30cos 01032=-+-N N N 0332132=-+-N N N 0332132=+-N N N (1) ∑=0Y 030sin 30sin 0103=-+F N N 2013=+N N (2) 变形谐调条件： 设A 节点的水平位移为x δ，竖向位移为y δ，则由变形协调图（b ）可知： 00130cos 30sin x y l δδ+=? x l δ=?2 00330cos 30sin x y l δδ-=? 03130cos 2x l l δ=?-? 2313l l l ?=?-? 设l l l ==31，则l l 2 32= 2 23 31123 3EA l N EA l N EA l N ? ?=- 2 2 331123A N A N A N =- 150 23200100231?=-N N N

《结构力学习题集》(上)第四章超静定结构计算——力法

第四章 超静定结构计算——力法 一、判断题： 1、判断下列结构的超静定次数。 （1）、 （2）、 (a ) (b ) （3）、 （4）、 （5）、 （6）、 （7）、 (a)(b) 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力，只与各杆件刚度的相对数值有关。 4、在温度变化、支座移动因素作用下，静定与超静定结构都有内力。 5、图a 结构，取图b 为力法基本结构，则其力法方程为δ111X c =。 (a) (b) X 1

6、图a 结构，取图b 为力法基本结构，h 为截面高度，α为线膨胀系数，典型方 程中?1212 2t a t t l h =--()/()。 t 21 t l A h (a) (b) X 1 7、图a 所示结构，取图b 为力法基本体系，其力法方程为 。 (a)(b) 1 二、计算题： 8、用力法作图示结构的M 图。 3m m 9、用力法作图示排架的M 图。已知 A = 0.2m 2 ，I = 0.05m 4 ，弹性模量为E 0。 q

a a 11、用力法计算并作图示结构的M 图。 ql /2 12、用力法计算并作图示结构的M 图。 q 3 m 4 m 13、用力法计算图示结构并作出M 图。E I 常数。（采用右图基本结构。） l 2/3 l /3 /3 l /3 14、用力法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 3m 3m

2m 2m 2m 2m 16、用力法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l q l l 17、用力法计算并作图示结构M 图。E I =常数。 18、用力法计算图示结构并作弯矩图。 16 1 kN m m m m 19、已知EI = 常数，用力法计算并作图示对称结构的M 图。 q l l q

ch14 静不定问题分析(3rd)

第14章静不定问题分析 14-1试判断图示各结构的静不定度。 题14-1图 解：（a）在平面受力时，一个封闭框具有三个多余内约束，此问题又具有一个多余外约束，故为四度静不定。 （b）若无中间铰，两边的刚架分开，二者均为静定刚架。安装此中间铰，使相连处在x、y两个方向的相对位移均受到约束，故为二度静不定。 （c）在平面受力时，一个封闭圆环有三个多余内约束，安装一个中间铰，减少一个约束，现安装两个中间铰，故为一度静不定。 （d）在平面受力时，一个封闭框有三个多余内约束，此框在左上角和右下角各有一个中间铰，减去两个约束，故为一度静不定。 14-2图示各刚架，弯曲刚度EI均为常数。试求支反力，并画弯矩图。

题14-2图 （a ）解：方法1，常规解法 此为一度静不定问题。 如图14-2(a)之(1)所示，解除B 处水平约束，代以多余反力F Bx 。 图14-2(a) 由∑=0A M ，得 Bx By F l M F -= e 据图（1）与（2），列弯矩方程如下： ()1e 1x F l M x M Bx ?? ? ??-=， ()l F x F x M Bx Bx -=22 ()11x x M -=， ()l x x M -=22 将其代入 ()()()()??+= l l Bx x x M x M EI x x M x M EI Δ0 2220 1 11d 1d 1 并利用协调条件0=Bx Δ，可得 l M F Bx 2e = （←） 依据平衡条件，进而可得 l M F By 2e = （↑）， l M F Ax 2e =（→）， l M F Ay 2e =（↓）

材料力学 简单的超静定问题答案

6-1试作图示等直杆的轴力图。 解：取消A端的多余约束，以代之，则（伸长），在外力作用下杆产生缩短变形。 因为固定端不能移动，故变形协调条件为： 故 故 返回 6-2图示支架承受荷载各杆由同一材料制成，其横截面面积分 别为，和。 试求各杆的轴力。 解：设想在荷载F作用下由于各杆的变形，节点A移至。 此时各杆的变形及如图所示。现求它们之 间的几何关系表达式以便建立求内力的补充方程。

即： 亦即： 将，，代入， 得： 即： 亦即： （1） 此即补充方程。与上述变形对应的内力如图所示。根据节点A的平衡条件有： ； 亦即：（2） ；， 亦 即： （3） 联解（1）、（2）、（3）三式得：

（拉） （拉） （压） 返回 6-3 一刚性板由四根支柱支撑，四根支柱的长度和截面都相同，如图所示。如果荷载F作用在A点，试求这四根支柱各受力多少。 解：因为2，4两根支柱对称，所以，在F力作用下：

变形协调条件： 补充方程： 求解上述三个方程得： 返回 6-4 刚性杆AB的左端铰支，两根长度相等、横截面面积相同的钢杆CD和EF 使该刚性杆处于水平位置，如图所示。如已知，两根钢杆的横截面面 积，试求两杆的轴力和应力。 解：， （1） 又由变形几何关系得知： ，（2） 联解式（1），（2），得， 故，

返回 6-5(6-7) 横截面为250mm×250mm的短木柱，用四根40mm×40mm×5mm的等边角钢加固，并承受压力F，如图所示。已知角钢的许用应力，弹性模量；木材的许用应力，弹性模量。试求短木柱的许可荷载。 解：（1）木柱与角钢的轴力由盖板的静力平衡条件： （1） 由木柱与角钢间的变形相容条件，有 （2） 由物理关系： （3） 式（3）代入式（2），得

超静定结构的概念和超静定次数的确定

第5章力法 5.1 超静定结构的概念和超静定次数的确定 1. 超静定结构的概念 前面讨论的是静定结构，从本章开始我们讨论超静定结构的受力情况。关于结构的静定性可以从两个方面来定义从几何组成的角度来定义静定结构就是没有多余联系的几何不变体系；从受力的角度来定义，静定结构就是只用静力平衡方程就能求出全部反力和内力的结构。 现在，我们要讨论的是超静定结构。它同样可以从以上两个方面来定义，从几何组成的角度来定义，超静定结构就是具有多余联系的几何不变体系；从受力的角度来定义，超静定结构就是只用静力平衡方程不能求出全部的反力或内力的结构。如图5.1(a)所示的简支梁是静定的，当跨度增加时，其内力和变形都将迅速增加。为减少梁的内力和变形，在梁的中部增加一个支座，如图5.1(b)所示，从几何组成的角度分析，它就变成具有一个多余联系的结构。也正是由于这个多余联系的存在，使我们只用静力平衡方程就不能求出全部4个约束反力F ax、F ay、F by、F cy和全部内力。具有多余约束、仅用静力平衡条件不能求出全部支座反力或内力的结构称为超静定结构。图5.1(b)和图5.2所示的连续梁和刚架都是超静定结构。 图5.3给出了工程中常见的几种超静定梁、刚架、桁架、拱、组合结构和排架。本章讨论如何用力法计算这种类型的结构。 图5.1 图5.2 图5.3

2. 超静定次数的确定 力法是解超静定结构最基本的方法。用力法求解时，首先要确定结构的超静定次数。通常将多余联系的数目或多余未知力的数目称为超静定结构的超静定次数。如果一个超静定结构在去掉n个联系后变成静定结构，那么，这个结构就是n次超静定。 显然，我们可用去掉多余联系使原来的超静定结构(以后称原结构)变成静定结构的方法来确定结构的超静定次数。去掉多余联系的方式，通常有以下几种： (1) 去掉支座处的一根支杆或切断一根链杆，相当于去掉一个联系。如图5.4所示结构就是一次超静定结构。图中原结构的多余联系去掉后用未知力x1代替。 图5.4 (2) 去掉一个单铰，相当于去掉两个联系(图5.5) 图5.5 (3) 把刚性联结改成单铰联结，相当于去掉一个联系(图5.6)。 图5.6 (4) 在刚性联结处切断，相当于去掉三个联系(图5.7)。 应用上述去掉多余联系的基本方式，可以确定结构的超静定次数。应该指出，同一个超静定结构，可以采用不同方式去掉多余联系，如图 5.8(a)可以有三种不同的去约束方法，分别如图 5.8(b)、(c)、(d)所示。无论采用何种方式，原结构的超静定次数都是相同的。所以说去约束的方式不是惟一的。这里面所说的去掉“多余联系”(或“多余约束”)，是以保证结构是几何不变体系为前提的。如图5.9(a)所示中的水平约束就不能去掉，因为它是使这个结构保持几何不变的“必要约束”(或“必要联系”)。如果去掉水平链杆(图5.9b)，则原体系就变成几何可变了。

超静定计算

一. 用力法计算超静定结构 （一）复习重点 1. 理解超静定结构及多余约束的概念，学会确定超静定次数 2. 理解力法原理 3. 掌握用力法计算超静定梁和刚架（一次及二次超静定结构） 4. 掌握用力法计算超静定桁架和组合结构（一次及二次超静定结构） 5. 了解温度变化、支座移动时超静定结构的计算（一次超静定结构） （二）小结 1. 超静定结构、多余约束、超静定次数 （1）超静定结构 从几何组成角度，结构分为静定结构和超静定结构。 静定结构：几何不变，无多余约束。 超静定结构：几何不变，有多余约束。 （2）多余约束 多余约束的选取方案不唯一，但是多余约束的总数目是不变的。 （3）超静定次数 多余约束的个数是超静定次数。 判断方法：去掉多余约束使原结构变成静定结构。

2. 力法原理 力法是计算超静定结构最基本的方法 （1）将原结构变为基本结构 （2）位移条件： （3）建立力法方程

3．用力法求解超静定梁和刚架例：二次超静定结构 （1）原结构变为基本结构 （2）位移条件 （3）力法方程

（3）绘弯矩图 4. 用力法计算超静定桁架和组合结构 注意各杆的受力特点：二力杆只有轴力，受弯杆的内力有弯矩、剪力和轴力。 例：超静定组合结构 （1）原结构变为基本结构 （2）位移条件

（3）力法方程 （4）绘弯矩图 5. 了解温度变化、支座移动时超静定结构的内力计算 （1）温度变化时，超静定结构的内力计算 原结构变为基本结构 位移条件 力法方程

（2）支座移动时，超静定结构的内力计算 原结构变为基本结构 位移条件 二. 用位移法计算超静定结构 （一）复习重点 1. 了解位移法基本概念及位移法与力法的区别 2. 掌握用位移法计算超静定结构（具有一个及两个结点位移） 3. 掌握计算对称结构的简化方法 （二）小结 1. 了解位移法基本概念及位移法与力法的区别 位移法是求解超静定结构的又一基本方法，适用于求解超静定次数较高的连续梁和刚架。 位移法的前提假设：对于受弯的杆件，可略去轴向变形和剪切变形的影响，且弯曲变形是微 2. 掌握用位移法求解超静定结构（具有一个及两个结点位移的结构） 例：求连续梁的内力 解：（1）确定基本未知量及基本体系

超静定结构分析

超静定结构的分析与求解 姓名李海龙专业土木工程年级2008级 摘要：本篇文章简要分析了超静定结构的判定方法和解决好景顶结构的基本方法—力法、位移法、力矩分配法。通过自由度判定超静定结构的次数，是桥梁中解决高次超静定的基本方法。文章主要分析各种方法解决超静定问题的步骤和需要注意的一些方面。关键词：超静定结构的分析力法位移法力矩分配法 Abstract:this article briefly analyzes the super statically determinate structure determination methods and solve the basic methods of Hualien roof structure -- force method, displacement method, torque distribution method. Through the freedom of judge super statically determinate structure solved in times of high times bridge is the basic methods of super quiescent set. The paper mainly analyses various methods to solve problems super quiescent steps and set some of the aspects of the needs attention. Keywords:super statically determinate structure analysis Force method Displacement method Torque distribution method 1 超静定结构分析 1.1超静定结构的判定 1.1.1自由度判定具有多余约束的结构称为超静定结构。结构具有多余约束的个数，即为超静定次数。多余约束可以是外部或内部的也可二者兼有。因而就有外部超静定，内部超静和内外部超静定结构之分。要快速准确判定结构超静次数必须注意以下几点：1.无论是梁式结构、框架(刚架)结构还是桁架结构都可以首先利用计算自由度公式大概判定结构可能的几何组成形式：W=3m-(2n+r)公式中：W:结构体系计算自由度数。m:结构体系刚片数(除地基这一特殊刚片外)。n:结构体系刚片与刚片之间连接铰数(复铰应换算成单铰)，r:结构体系与地基相连的链杆数。①

1、静定结构与超静定结构静力计算公式

静定结构与超静定结构静力常用计算公式 一、短柱、长柱压应力极限荷载计算公式 1、短柱压应力计算公式 荷载作用点 轴方向荷载 A F = σ bh F = σ 偏心荷载 ) 1(2 1x Y i ye A F W M A F - = -= σ )1(2 2 x Y i ye A F W M A F + =+ =σ )61(2,1h e bh F ± = σ 偏心荷载 ) 1(2 2x y y x x x y Y i ye i xe A F I x M I x M A F ± ±= ?± ?± = σ ) 661(b e h e bh F y x ± ± = σ 长短柱分界点如何界定？ 2、长柱方程式及极限荷载计算公式 支座形式 图 示 方 程 式 极限荷载 一般式 n=1 两端铰支 β=1 y a dx y d ?=2 2 2 ax B ax A y sin cos += y F M EI F a ?== ,2 EI l n 2 2 2 π EI l 2 2π 一端自由他端固定 β=2 y a dx y d ?=2 2 2 ax B ax A y sin cos += EI l n 2 2 24)12(π - EI l 2 24π

y F M EI F a ?== ,2 两端固定 β=0.5 )(2 2 =- +F M y a dx y d A F M ax B ax A y A + +=sin cos A M y F M EI F a +?-== ,2 EI l 2 2 4π EI l 2 2 4π 一端铰支他端固定 β=0.75 )(2 2 2 x l EI Q y a dx y d -= ?+ ) (sin cos x l F Q ax B ax A y -+ +=水平荷载 -= Q EI F a ,2 —— EI l 2 2 7778.1π 注：压杆稳定临界承载能力计算公式：EI l P cr 2 2) (βπ = 二、单跨梁的反力、剪力、弯矩、挠度计算公式 1、简支梁的反力、剪力、弯矩、挠度计算公式 荷载形式 M 图 V 图 反力 2 F R R B A = = L Fb R A = L Fa R B = 2 qL R R B A = = 4 qL R R B A = = 剪力 V A =R A V B =-R B V A =R A V B =-R B V A =R A V B =-R B V A =R A V B =-R B

材料力学简单的超静定问题答案

6-1 试作图示等直杆的轴力图。 解：取消A端的多余约束，以代之，则（伸长），在外力作用下杆产生缩短变形。 因为固定端不能移动，故变形协调条件为： 故 故 返回 6-2 图示支架承受荷载各杆由同一材料制成，其横截 面面积分别为，和。试求各杆的轴力。 解：设想在荷载F作用下由于各杆的变形，节点 A移至。此时各杆的变形及如图所 示。现求它们之间的几何关系表达式以便建立求 内力的补充方程。

即： 亦即： 将，，代入， 得： 即： 亦即： （1） 此即补充方程。与上述变形对应的内力如图所示。根据节点A的平衡条件有： ； 亦 即： （2） ；，

亦即： （3） 联解（1）、（2）、（3）三式得： （拉） （拉） （压） 返回 6-3 一刚性板由四根支柱支撑，四根支柱的长度和截面都相同，如图所示。如果荷载F作用在A点，试求这四根支柱各受力多少。 解：因为2，4两根支柱对称，所以，在F力作用下：

变形协调条件： 补充方程： 求解上述三个方程得： 返回 6-4 刚性杆AB的左端铰支，两根长度相等、横截面面积相同的钢杆CD和EF使该刚性杆处于水平位置，如图所示。如已知，两根钢杆的横截面面积，试求两杆的轴力和应力。 解：，

（1） 又由变形几何关系得知： ， （2） 联解式（1），（2），得， 故， 返回 6-5(6-7) 横截面为250mm×250mm的短木柱，用四根40mm×40mm ×5mm的等边角钢加固，并承受压力F，如图所示。已知角钢的许用应力，弹性模量；木材的许用应力，弹性模量。试求短木柱的许可荷载。

解：（1）木柱与角钢的轴力由盖板的静力平衡条件： （1） 由木柱与角钢间的变形相容条件，有 （2） 由物理关系： （3）式（3）代入式（2），得 （4） 解得： 代入式（1），得： （2）许可载荷 由角钢强度条件

超静定次数的确定及基本结构的取法

第六章力法 § 6 —1超静定次数的确定及基本结构的取 法 超静定结构：具有多余联系的几何不变体系。 超静定次数：多余联系的数目。 多余力：多余联系所发生的力。 超静定次数的判定： 1、去掉一个支链杆相当于去掉一个约束。 2、去掉一个铰相当于去掉两个约束。 X1 X2 X2

3、去掉一个固定端相当于去掉三个约束。5、刚结变铰接去掉一个约束。 4、切断一个梁式杆去掉三个约束。

例: § 6—2力法原理 P ---------------------------------------------- 解：①基本结构，基本体系 ②列力法方程：基本结构在多余约束力和荷载的在去掉 约束处的位移等于原结构的实际 共同作用下, 位移。 基本结构 11X1 1p 0 11 ――单位约束力作用下，基本结构去掉约束处的 位移。 基本体系X 1 1p 荷载作用下，基本结构去掉约束处的位移。 *a）、力法方程是一个位移协调方程。 b）、右侧不一定为零。 ③求系数11和自由项 I3 11 3EI 5PI3 48EI X i 11 16P 3PL/16

解法 P ”X1 L nr 解：1 ）、基本结构; 2） 、 11X1 1 p 0 3） 、11 l 1 p PI2 3EI 16EI 1p 3 f X1 —PI 11 16 4） 、M M 1X1 M P （同 上） 解法三: M 解：1 ）、基本结构; 2 ） 、 11X1 1p 0 I311PI3 3 ） 、11 3EI 1p 48EI 1p 11 X1 —P 11 16 4 ） 、M M 1X1M P（同上） 通过选择多种基本结构，加深理解力法方程的物理意义。熟悉力法 解题步骤，增加解题的灵活性。 例题：作M图（提问：加深对脚标的印象及系数的特点） L f M X2 X1 基本结构

简单超静定问题

6-1.6-11.6-17 第六章 简单超静定问题 习题解 [习题6-1] 试作图示等直杆的轴力图 解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R （↓）。设2F 作用点为C ， F 作用点为D ，则： B BD R N = F R N B CD += F R N B A C 3+= 变形谐调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)(2=++++F R F R R B B B 45F R B - =（实际方向与假设方向相反，即：↑） 故：45F N BD -= 445F F F N CD -=+-= 4 7345F F F N AC = +-= 轴力图如图所示。

[习题6-2] 图示支架承受荷载kN F 10=，1，2，3各杆由同一种材料制成，其横截面面积 分别为21100mm A =，2 2150mm A =，23200mm A =。试求各杆的轴力。 解：以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。 ∑=0X 030cos 30cos 01032=-+-N N N 0332132=-+-N N N 0332132=+-N N N (1) ∑=0Y 030sin 30sin 0103=-+F N N 2013=+N N (2) 变形谐调条件： 设A 节点的水平位移为x δ，竖向位移为y δ，则由变形协调图（b ）可知： 00130cos 30sin x y l δδ+=? x l δ=?2 00330cos 30sin x y l δδ-=? 03130cos 2x l l δ=?-? 2313l l l ?=?-? 设l l l ==31，则l l 2 32= 2 23 31123 3EA l N EA l N EA l N ? ?=- 2 2 331123A N A N A N =-

如何确定结构的超静定次数

思 考 题 7-1 如何确定结构的超静定次数？ 7-2 力法求解超静定结构的思路是什么？ 7-3 什么是力法基本未知量？力法的基本结构与基本体系之间有什么不同？基本体系与原结构之间有什么不同？在选取力法基本结构时应掌握哪些原则？ 7-4 试画出思考题7-4图所示每一超静定结构的两种力法基本结构。 7-5 力法方程的物理意义是什么？力法典型方程的右端是否一定为零？ 7-6 思考题7-6图a 所示结构，若选取图b 所示力法基本体系，试写出力法方程。方程中δ12、δ22、?1P 的含义是什么？如何计算？ 7-7 为什么静定结构的内力与杆件的刚度无关而超静定结构与之有关？在什么情况下，超静定结构的内力只与各杆刚度的相对值有关？在什么情况下，超静定结构的内力与各杆刚度的实际值有关？ 7-8 试指出利用对称性计算思考题7-8a 、b 图所示对称结构的思路，并画出相应的半结构。 7-9 如何计算超静定结构的位移？为什么虚拟单位力可以加在任一基本结构上？b) 思考题 7-4图 思考题 7-8图 a) b)

可以加在原结构上吗？ 7-10 试分别从不同结构类型（如梁、刚架、桁架等）的角度和不同外因作用（如荷载作用、温度变化等）的角度比较力法计算的异同。 7-11 用力法计算思考题7-11图所示结构并绘出弯矩图。讨论：当∞→12I I 和012→I I 时，梁的弯矩怎样变化？ 7-12 用力法计算图示结构并绘出弯矩图。讨论：当∞→12I I 和012→I I 时，柱的弯矩和反弯点的位置怎样变化？ 7-13 思考题7-13图a 、b 所示的超静定结构均有支座位移发生。问：此时结构是否会产生内力，为什么？由此可得出什么结论？

《材料力学》第章简单超静定问题习题解

《材料力学》第章-简单超静定问题-习题解

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

轴力图 1 234 -5-4-3-2 -1 123 4 5 6 7 N(F/4) x(a) 第六章 简单超静定问题 习题解 [习题6-1] 试作图示等直杆的轴力图 解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R （↓）。设2F 作用点为C ， F 作用点为D ，则： B BD R N = F R N B CD += F R N B A C 3+= 变形谐调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)(2=++++F R F R R B B B 45F R B - =（实际方向与假设方向相反，即：↑） 故：45F N BD -= 445F F F N CD -=+-= 4 7345F F F N AC = +-= 轴力图如图所示。

[习题6-2] 图示支架承受荷载kN F 10=，1，2，3各杆由同一种材料制成，其横截面面积 分别为21100mm A =，2 2150mm A =，23200mm A =。试求各杆的轴力。 解：以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。 ∑=0X 030cos 30cos 01032=-+-N N N 0332132=-+-N N N 0332132=+-N N N (1) ∑=0Y 030sin 30sin 0103=-+F N N 2013=+N N (2) 变形谐调条件： 设A 节点的水平位移为x δ，竖向位移为y δ，则由变形协调图（b ）可知： 00130cos 30sin x y l δδ+=? x l δ=?2 00330cos 30sin x y l δδ-=? 03130cos 2x l l δ=?-? 2313l l l ?=?-? 设l l l ==31，则l l 2 32= 2 23 31123 3EA l N EA l N EA l N ? ?=- 2 2 331123A N A N A N =- 150 23200100231?=-N N N

位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关1

位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关 《结构力学》习题集—— 43 ——第六章位移法一、是非题 1、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 2、位移法的基本结构可以是静定的也可以是超静定的。 3、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 4、结构按位移法计算时其典型方程的数目与结点位移数目相等。 5、位移法求解结构内力时如果PM图为零则自由项1PR一定为零。 6、超静定结构中杆端弯矩只取决于杆端位移。 7、位移法可解超静定结构也可解静定结构。 8、图示梁之 EI 常数当两端发生图示角位移时引起梁中点C 之竖直位移为/38l向下。 /2/22llC 9、图示梁之EI常数固定端A发生顺时针方向之角位移由此引起铰支端B之转角以顺时针方向为正是 -/2 。 ABl 10、用位移法可求得图示梁B端的竖向位移为qlEI324/。 qBAELl 11、图示超静定结构 D 为 D 点转角顺时针为正杆长均为 l i 为常数。此结构可写出位移法方程 111202iqlD/。 PqD 二、选择题 1、位移法中将铰接端的角位移、滑动支承端的线位移作为基本未知量 A. 绝对不可 B. 必须 C. 可以但不必 D. 一定条件下可以。《结构力学》习题集—— 44 —— 2、AB 杆变形如图中虚线所示则 A 端的杆端弯矩为 A.MiiilABABAB426/ B.MiiilABABAB426/ C.MiiilABABAB426/ D.MiiilABABAB426/。 ABABAB 3、图示连续梁已知 P l B C 则 A. MiiBCBC44 B. MiiBCBC42 C. MiPlBCB48/ D. MiPlBCB48/ 。 PiiiABCDllll/2/2 4、图示刚架各杆线刚度 i 相同则结点 A 的转角大小为 A. mo/9i B. mo/8i C. mo/11i D. mo/4i 。 llllAmm00 5、图示结构其弯矩大小为 A. MACPh/4 MBDPh/4 B. MACPh/2 MBD Ph/4 C. MACPh/4 MBDPh/2 D. MACPh/2 MBDPh/2 。 ?Ph2ACDB4iEIih 6、图示两端固定梁设 AB 线刚度为 i 当 A、B 两端截面同时发生图示单位转角时则杆件 A 端的杆端弯矩为 A. I B. 2i C. 4i D. 6i iABA1B1 7、图示刚架用位移法计算时自由项 RP1 的值是 A. 10 B. 26 C. -10 D. 14 。 3m3m4m6kN/mZ116kN 8、用位移法求解图示结构时独立的结点角位移和线位移未知数数目分别为 A . 3 3 B . 4 3 C . 4 2

超静定结构计算的总原则

超静定结构计算的总原则: 欲求超静定结构先取一个基本体系,然后让基本体系在受力方面和变形方面与原结构完全一样。 超静定结构计算的两大基本方法是力法和位移法。 力法的特点：基本未知量——多余未知力； 基本体系——静定结构； 基本方程——位移条件（变形协调条件）。 位移法的特点：基本未知量——独立结点位移； 基本体系——一组单跨超静定梁； 基本方程——平衡条件。 位移法基本思路 因此，位移法分析中应解决的问题是：①确定单跨梁在各种因素作用下的杆端力。②确定结构独立的结点位移。③建立求解结点位移的位移法方程。 1、杆端力和杆端位移的正负规定 ①杆端转角θA、θ B ，弦转角β＝Δ/l都以顺时针为正。 ②杆端弯矩对杆端以顺时针为正，对结点或支座以逆时针为正。 2、等截面直杆的形常数：由单位杆端位移引起的单跨超静定梁的杆端力。 如右图两端固定梁，由右端单位转角作用下产生的杆端力，可用力法求解， 并令：得

到杆端弯矩（即形常数）为： 各种情形的形常数都可有力法求出如下表。 3、等截面直杆的载常数:仅由跨中荷载引起的杆端力，即固端力。 各种单跨超静定梁在各种荷载作用下的杆端力均可按力法计算出来。常用的载常数表见教材。 4、已知杆端弯矩，可由杆件的矩平衡方程求出剪力：。 其中是相应的简支梁在荷载作用下的杆端剪力；M AB，M BA的正负按位移法规定。返回顶部 力法与位移法得比较 欲求解超静定结构，先选取基本体系，然后让基本体系与原结构受力一致（或变形一致），由此建立求解基本未知量的基本方程。由于求解过程中所选的基本

未知量和基本体系不同，超静定结构的计算有两大基本方法——力法和位移法。所以力法和位移法有相同之处也有不同之处，比较如下表。 位移法力法 求解依据综合应用静力平衡、变形连续及物理关系这三方面的条件，使基本体系与原结构的变形和受力情况一致，从而利用基本体系建立典型方程求解原结构。 基本未知量 独立的结点位移，基本未知量 与结构的超静定次数无关。多余未知力，基本未知量的数目等于结构的超静定次数 基本体系加入附加约束后得到的一组单 跨超静定梁作为基本体系。对 同一结构，位移法基本体系是 唯一的。 去掉多余约束后得到的静定结 构作为基本体系，同一结构可 选取多个不同的基本体系 典型方程的物理意义基本体系在荷载等外因和各结 点位移共同作用下产生的附加 约束中的反力（矩）等于零。 实质上是原结构应满足的平衡 条件。方程右端项总为零。 基本体系在荷载等外因和多余 未知力共同作用下产生多余未 知力方向的位移等于原结构相 应的位移。实质上是位移条件。 方程右端项也可能不为零。 系数的物理意义r ij表示基本体系在Z j=1作用下 产生的第i个附加约束中的反 力（矩）； δij表示基本体系在X j=1作用 下产生的第i个多余未知力方 向的位移； 自由项的物理意义R iP表示基本体系在荷载作用下 产生的第i个附加约束中的反 力（矩）； ΔiP表示基本体系在荷载作用 下产生的第i个多余未知力方 向的位移； 方法的应用范围只要有结点位移，就有位移法 基本未知量，所以位移法既可 求解超静定结构，也可求解静 定结构。 只有超静定结构才有多余未知 力，才有力法基本未知量，所 以力法只适用于求解超静定结 构