结构动力学历年试题（简答题）
1.根据荷载随时间的变化规律，动力荷载可以划分为哪几类？每一类荷载包括哪几种，请
简述每一种荷载的特点。P2
2.通过与静力问题的对比，试说明结构动力计算的特点。P3
3.动力自由度数目计算类
4.什么叫有势力？它有何种性质。P14
5.广义力是标量还是矢量？它与广义坐标的乘积是哪个物理量的量纲？P16
6.什么是振型的正交性？它的成立条件是什么？P105
7.在研究结构的动力反应时，重力的影响如何考虑？这样处理的前提条件是什么？P32
8.对于一种逐步积分计算方法，其优劣性应从哪些方面加以判断？P132
9.在对结构动力反应进行计算的思路上，数值积分方法与精确积分方法的差异主要表现在
哪里？第五章课件
10.利用Rayleigh法求解得到的振型体系的基本振型和频率及高阶振型和频率与各自的精确
解相比有何特点？造成这种现象的原因何在？P209
11.根据荷载是否预先确定，动荷载可以分为哪两类？它们各自具有怎样的特点？P1
12.坐标耦联的产生与什么有关，与什么无关？P96
13.动力反应的数值分析方法是一种近似的计算分析方法，这种近似性表现在哪些方面？
P132及其课件
14.请给出度哈姆积分的物理意义？P81
15.结构地震反应分析的反应谱方法的基本原理是什么？P84总结
16.某人用逐步积分计算方法计算的结构位移，得到如下的位移时程的计算结果：。。。
17.按照是否需要联立求解耦联方程组，逐步积分法可以分为哪两类？这两类的优劣性应该
如何进行判断？P132
18.根据荷载随时间的变化规律，动力荷载可以划分为哪几类？每一类荷载又包括哪些类型，
每种类型请给出一种实例。P2
19.请分别给出自振频率与振型的物理意义？P103
20.振型叠加法的基本思想是什么？该方法的理论基础是什么？P111参考25题
21.在振型叠加法的求解过程中，只需要取有限项的低阶振型进行分析，即高阶振型的影响
可以不考虑，这样处理的物理基础是什么？P115
22.我们需要用数值积分方法求解一座大型的高坝结构的地震反应时程，动力自由度的总数
为25000个，我们如何缩短计算所耗费的机时？P103
23.什么是结构的动力自由度？动力自由度与静力自由度的区别何在？P11及卷子上答案
24.一台转动机械从启动到工作转速正好要经过系统的固有频率（又称为转子的临界转速），
为减小共振，便于转子顺利通过临界转速，通常采用什么措施比较直接有效？简要说明理由。详解见卷子上答案
25.简述用振型叠加法求解多自由度体系动力响应的基本原理及使用条件分别是什么？若
振型叠加法不适用，可采用何种普遍适用的方法计算体系响应？详解见卷子上答案
26.振型函数边界条件。。。
27.集中质量和一致质量有限元的差异和优缺点，采用这两种有限元模型给出的自振频率与
实际结构自振频率相比有何种关系？P242及卷子上答案
28.人站在桥上可以感觉到桥面的震动，简述当车辆行驶在桥上和驶离桥面的主要振型特征
有何不同？
29.简述用Duhamel积分法求体系动力响应的基本原理，以及积分表达式中的t和τ有何差
别？P79
30.结构的自振频率是否对应唯一的一个振型？简要说明其物理意义？P102
31.降低高频振动和低频振动所采取的措施有何不同？
结构动力学历年试题（计算题）
华中科技大学土木工程与力学学院 《结构动力学》考试卷（B卷、闭卷） 2013～2014学年度第一学期成绩 学号专业班级姓名 一、简答题（每题5分、共25分） 1、刚度法和柔度法所建立的体系运动方程间有何联系？各在什么情况下使用方便？ 答：从位移协调的角度建立振动方程的方法为柔度法。从力系平衡的角度建立的振动方程的方法为刚度法。这两种方法在本质上是一致的，有着相同的前提条件。在便于求出刚度系数的体系中用刚度法方便。同理，在便于求出柔度系数的体系中用柔度法方便。在超静定结构中，一般用刚度法方便，静定结构中用柔度法方便。 2、什么叫动力系数，动力系数大小与哪些因素有关？单自由度体系位移动力系数与内力动力系数是否一样？ 答：动力系数是指最大动位移[y(t)]max与最大静位移yst的比值，其与体系的自振频率和荷载频率θ有关。当单自由度体系中的荷载作用在质量处才有位移动力系数与内力动力系数一样的结果。 3、什么叫临界阻尼？怎样量测体系振动过程中的阻尼比？若要避开共振应采取何种措施？ 答：当阻尼增大到体系在自由反应中不再引起振动，这时的阻尼称为临界阻尼。根据公式即测出第k次振幅和第k+n次振幅即可测出阻尼比。 措施：○1可改变自振频率，如改变质量、刚度等。○2改变荷载的频率。○3可改变阻尼的大小，使之避开共振。 4、振型正交的物理意义是什么？振型正交有何应用？频率相等的两个主振型互相正交吗？ 答：物理意义：第k主振型的惯性力与第i主振型的位移做的功和第i主振型的惯性力与第k主振型的静位移做的功相等，即功的互等定理。 作用：○1判断主振型的形状特点。○2利用正交关系来确定位移展开公式中的系数。 5、应用能量法求频率时，所设的位移函数应满足什么条件？其计算的第一频率与精确解相比是偏高还是偏低？什么情况下用能量法可得到精确解？ 答：所设位移函数要满足位移边界条件，同时要尽可能与真实情况相符。第一频率与精确解相比偏高。如果所假设的位移形状系数与主振型的刚好一致，则可以得到精确解。
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)
英语翻译1 外文原文出处： Geotechnical, Geological, and Earthquake Engineering, 1, Volume 10, Seismic Risk Assessment and Retrofitting, Pages 329-342 补充垂直支撑对建筑物抗震加固 摘要：大量的钢筋混凝土建筑物在整个世界地震活跃地区有共同的缺陷。弱柱，在一个或多个事故中，由于横向变形而失去垂直承载力。这篇文章提出一个策略关于补充安装垂直支撑来防止房子的倒塌。这个策略是使用在一个风险的角度上来研究最近实际可行的性能。混凝土柱、动力失稳的影响、 多样循环冗余的影响降低了建筑系统和 组件的强度。比如用建筑物来说明这个 策略的可行性。 1、背景的介绍： 建筑受地震震动，有可能达到一定程 度上的动力失稳，因为从理论上说侧面 上有无限的位移。许多建筑物，然而， 在较低的震动强度下就失去竖向荷载的支撑，这就是横向力不稳定的原因(见图。提出 了这策略的目的是为了确定建筑物很可 能马上在竖向荷载作用下而倒塌，通过 补充一些垂直支撑来提高建筑物的安 全。维护竖向荷载支撑的能力，来改变 水平力稳定临界失稳的机理，重视可能 出现微小的侧向位移(见图。 在过去的经验表明，世界各地的地 震最容易受到破坏的是一些无筋的混凝 土框架结构建筑物。这经常是由于一些
无关紧要的漏洞，引起的全部或一大块地方发生破坏，比如整根梁、柱子和板。去填实上表面来抑制框架的内力，易受影响的底层去吸收大部分的内力和冲力。 这有几种过去被用过的方法可供选择来实施: ) 1、加密上层结构，可以拆卸和更换一些硬度不够强的材料。 2、加密上层结构，可以隔离一些安装接头上的裂缝，从而阻止对框架结构的影响。 3、底楼，或者地板，可以增加结构新墙。这些措施(项目1、2和3)能有效降低自重，这韧性能满足于一层或多层。然而，所有这些都有困难和干扰。在美国，这些不寻常的代价换来的是超过一半更有价值的建筑。 4、在一些容易受到破坏的柱子裹上钢铁、混凝土、玻璃纤维、或碳纤维。 第四个选项可以增加柱子的强度和延性，这足以降低柱子受到破坏的风险在大多数的建筑物中。这个方案虽然成本比前面低，但是整体性能也会降低，对比较弱的地板破坏会更加集中。加强柱子的强度在美国很流行，但它的成本依旧是很高的。在发展中国家，这些先进的技术对某些种类的加料或加强，还不能够做到随心所欲。 这个程序的提出包含了另一个选择，美国已经运用这个选择用来降低房子倒塌的风险。这个方法是增加垂直支撑，来防止建筑在瞬间竖向荷载作用下就倒塌(见图。这是 为支撑转移做准备的，当柱子 被剪切破坏和剪切衰弱时。这 个补充支撑通常是钢结构、管 道支撑或木材支撑。他们通常 安装在单独的柱子上，但(图 钢柱也可以被放置在能承担 的水平框架上。这种技术能有 效的降低自重，从而降低了建 筑在瞬间竖向荷载下就遭到 破坏。在水平方向的强烈震 动，产生的不稳定大概很少被想到。补充的安装垂直技撑相对比较便宜。一些有用的空间可能通过安装支撑被影响，可是这是一些微不足道的比较。在美国为建筑安装一些补充支撑现在非常流行。
第一章 单自由度系统 1.1 总结求单自由度系统固有频率的方法和步骤。 单自由度系统固有频率求法有：牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法和能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围：所有的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1） 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力； （2） 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围：绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1） 对系统进行受力分析和动量距分析； （2） 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法： 适用范围：所有的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1）设系统的广义坐标为θ，写出系统对于坐标θ的动能T 和势能U 的表达式；进一步写求出拉格朗日函数的表达式：L=T-U ； （2）由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0，得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围：所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤：（1）对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 和势能U 的表达式；进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const （2）将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ，进一步得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 1.2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法和步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个：衰减曲线法和共振法。 方法一：衰减曲线法。 求解步骤：（1）利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线，并测得周期和相邻波峰和波谷的幅值i A 、1+i A 。 （2）由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ， 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ，
试题名称::船舶结构力学(杆系与板的弯曲及稳定性) 一.解释下列名词(15分) (1) 梁弯曲的极限弯矩 (2) 约束扭转 (3) 柔性系数 (4)切线模数 (5)虚位移原理 二.图1中的连续梁若用力法求解,有几个未知数,它们是_____________ 列出必须的方程式,不需求解.(15分) 三.图2中的不可动节点刚架,用位移法求解,有几个未知数,它们是__________ 若已求得此刚架2节点的转角为θ2= -EI ql 1203 ,计算出此刚架中杆1-2的端点弯矩M 12及M 21, 并画出此杆的弯矩图.(15分)
四.一根交叉构件之板架(图3),在A 点受集中力P 作用,画出此板架的交叉构件作为弹性基础梁的计算图形.求出弹性基础梁的弹性基础刚度及梁上的荷重.(12分) 五.图4中压杆左端刚性固定,右端的边界情况是:x 方向无约束,y 方向能移动,但不能发生转动.试选取适当的基函数后,用里兹法计算此杆的拉力.(12分) q l
六.图5中之矩形平板,三边自由支持在刚性支座上,第四边支持在一根刚度为EI 的梁上,板边2受分布外力矩m,板厚为t,材料弹性模数为E,板中点受一集中力P 作用,试选择一个满足此板四边位移边界条件的基函数,并写出此板的力函数式子.(11分) 七.图6之交叉梁系,已知21l =23l =24l =25l =l ,材料刚度均为EI,2处受一集中力P 作用,且梁1-3上作用一力矩m=0.1P l ,用位移法求出2点挠度,并画出1-3弯矩.(4-5扭转不计)(10分)
八.用双三角级数解图7中四周自由支持在刚性支座上受均布荷重q作用的正方形板的中点挠度.已知板的边长为a,厚度为t,材料的弹性模数为E,板的弯曲微分方程式为D▽2▽2ω=q.(D为弯曲刚度)(10分)
结构动力学历年试题（简答题） 1.根据荷载随时间的变化规律，动力荷载可以划分为哪几类？每一类荷载包括哪几种，请 简述每一种荷载的特点。P2 2.通过与静力问题的对比，试说明结构动力计算的特点。P3 3.动力自由度数目计算类 4.什么叫有势力？它有何种性质。P14 5.广义力是标量还是矢量？它与广义坐标的乘积是哪个物理量的量纲？P16 6.什么是振型的正交性？它的成立条件是什么？P105 7.在研究结构的动力反应时，重力的影响如何考虑？这样处理的前提条件是什么？P32 8.对于一种逐步积分计算方法，其优劣性应从哪些方面加以判断？P132 9.在对结构动力反应进行计算的思路上，数值积分方法与精确积分方法的差异主要表现在 哪里？第五章课件 10.利用Rayleigh法求解得到的振型体系的基本振型和频率及高阶振型和频率与各自的精确 解相比有何特点？造成这种现象的原因何在？P209 11.根据荷载是否预先确定，动荷载可以分为哪两类？它们各自具有怎样的特点？P1 12.坐标耦联的产生与什么有关，与什么无关？P96 13.动力反应的数值分析方法是一种近似的计算分析方法，这种近似性表现在哪些方面？ P132及其课件 14.请给出度哈姆积分的物理意义？P81 15.结构地震反应分析的反应谱方法的基本原理是什么？P84总结 16.某人用逐步积分计算方法计算的结构位移，得到如下的位移时程的计算结果：。。。 17.按照是否需要联立求解耦联方程组，逐步积分法可以分为哪两类？这两类的优劣性应该 如何进行判断？P132 18.根据荷载随时间的变化规律，动力荷载可以划分为哪几类？每一类荷载又包括哪些类型， 每种类型请给出一种实例。P2 19.请分别给出自振频率与振型的物理意义？P103 20.振型叠加法的基本思想是什么？该方法的理论基础是什么？P111参考25题 21.在振型叠加法的求解过程中，只需要取有限项的低阶振型进行分析，即高阶振型的影响 可以不考虑，这样处理的物理基础是什么？P115 22.我们需要用数值积分方法求解一座大型的高坝结构的地震反应时程，动力自由度的总数 为25000个，我们如何缩短计算所耗费的机时？P103 23.什么是结构的动力自由度？动力自由度与静力自由度的区别何在？P11及卷子上答案 24.一台转动机械从启动到工作转速正好要经过系统的固有频率（又称为转子的临界转速）， 为减小共振，便于转子顺利通过临界转速，通常采用什么措施比较直接有效？简要说明理由。详解见卷子上答案 25.简述用振型叠加法求解多自由度体系动力响应的基本原理及使用条件分别是什么？若 振型叠加法不适用，可采用何种普遍适用的方法计算体系响应？详解见卷子上答案 26.振型函数边界条件。。。 27.集中质量和一致质量有限元的差异和优缺点，采用这两种有限元模型给出的自振频率与 实际结构自振频率相比有何种关系？P242及卷子上答案 28.人站在桥上可以感觉到桥面的震动，简述当车辆行驶在桥上和驶离桥面的主要振型特征 有何不同？ 29.简述用Duhamel积分法求体系动力响应的基本原理，以及积分表达式中的t和τ有何差
1 ： 图 a 桁 架, 力 法 基 本 结 构 如 图 b ，力 法 典 型 方 程 中 的 系 数 为 ：( ) 3. 2：图示结构用力矩分配法计算时，结点A 的约束力矩（不平衡 力矩）为（以顺时针转为正） ( ) 4.3Pl/16 3：图示桁架1,2杆内力为： 4. 4：连续梁和 M 图如图所示，则支座B 的竖向反力 F By 是：
4.17.07(↑) 5：用常应变三角形单元分析平面问题时，单元之间（）。 3.应变、位移均不连续； 6：图示体系的几何组成为 1.几何不变,无多余联系； 7：超静定结构在荷载作用下的内力和位移计算中，各杆的刚度为（） 4.内力计算可用相对值，位移计算须用绝对值 8：图示结构用力矩分配法计算时，结点A之杆AB的分配系数
μAB 为（各杆 EI= 常数）( ) 4.1/7 9：有限元分析中的应力矩阵是两组量之间的变换矩阵，这两组量是（ ）。 4.单元结点位移与单元应力 10：图示结构用位移法计算时，其基本未知量数目为( ) 4.角位移=3，线位移=2 11：图示结构，各柱EI=常数，用位移法计算时，基本未知量数 目是（ ） 3.6 12：图示结构两杆长均为d,EI=常数。则A 点的垂直位移为（ ） 4.qd 4/6EI （↓） 13：图示桁架,各杆EA 为常数,除支座链杆外,零杆数为：
1.四 根 ； 14：图示结构，各杆线刚度均为i,用力矩分配法计算时，分配 系数μAB 为（ ） 2. 15：在位移法中，将铰接端的角位移，滑动支撑端的线位移作为基本未知量： 3.可以，但不必； 1：用图乘法求位移的必要条件之一是：( ) 2.结构可分为等截面直杆段； 2：由于静定结构内力仅由平衡条件决定,故在温度改变作用下静定结构将（ ） 2.不产生内力 3：图示结构，各杆EI=常数，欲使结点B 的转角为零，比值P1/P2应 为（ ） 2.1
外文原文出处: NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security, 2009, Increasing Seismic Safety by Combining Engineering Technologies and Seismological Data, Pages 147-149 动力性能对建筑物的破坏 引言：建筑物在地震的作用下，和一些薄弱的建筑结构中，动力学性能扮演了一个很重要的角色。特别是要满足最基本的震动周期，无论是在设计的新建筑，或者是评估已经有的建筑，使他们可以了解地震的影响。 许多标准(例如：欧标，2003；欧标，2006)，建议用简单的表达式来表达一个建筑物的高度和他的基本周期。这样的表达式被牢记在心，得出标定设计(高尔和乔谱拉人，1997)，从而人为的低估了标准周期。因为这个原因，他们通常提供比较低的设计标准当与那些把设计基础标准牢记在心的人(例：乔普拉本和高尔，2000)。当后者从已进行仔细建立的数字模型中得到数值(例：克劳利普和皮诺，2004；普里斯特利权威，2007)。当数字估计与周围震动测量的实验结果相比较，有大的差异，提供非常低的周期标准(例：纳瓦洛苏达权威，2004)。一个概述不同的方式比较确切的结果刊登在马西和马里奥(2008)；另外，一个高级的表达式来指定更有说服力的坚固建筑类型，提出了更加准确的结构参数表(建筑高度，开裂，空隙填实，等等)。 联系基础和上层建筑的震动周期可能发生共振的效果。这个原因对于他们的振动，可能建筑物和土地在非线性运动下受到到破坏，这个必须被重视。通常，结构工程师和岩土工程师有不同的观点在共振作用和一些变化的地震活动。结构工程师们认为尽管建筑物和土壤的自振周期和地震周期都非常的接近。但对于建筑物周期而言，到底是因为结构还是非结构造成的破坏提出了疑问。如果加大振动，建筑物减轻自身的重量对共振产生的破坏有很大的减轻效果。岩土工程的工程师们还没有完全同意这个观点，因为土壤可以提高自身的振动周期，与建筑物有相同的振动周期，从而建立了产生共振的条件。这个问题的处理在于这个增加量到底是多少？一般来说这种答案是不可能的，因为它取决于建筑类型和土壤类型。例如，一些普通的混凝土建筑物，对这建筑物增加一个非常
第一章 单自由度系统 1、1 总结求单自由度系统固有频率的方法与步骤。 单自由度系统固有频率求法有:牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法与能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力; (2) 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围:绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析与动量距分析; (2) 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法: 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1)设系统的广义坐标为θ,写出系统对于坐标θ的动能T 与势能U 的表达式;进一步写求出拉格朗日函数的表达式:L=T-U ; (2)由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围:所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤:(1)对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 与势能U 的表达式;进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const (2)将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ,进一步得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 1、2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法与步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个:衰减曲线法与共振法。 方法一:衰减曲线法。 求解步骤:(1)利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线,并测得周期与相邻波峰与波谷的幅值i A 、1+i A 。 (2)由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ, 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ,
一．是非题（将判断结果填入括弧：以O 表示正确，X 表示错误）（本大题分4小题，共 11分） 1 . (本小题 3分) 图示结构中DE 杆的轴力F NDE =F P /3。（ ）. 2 . (本小题 4分) 用力法解超静定结构时，只能采用多余约束力作为基本未知量。 （ ） 3 . (本小题 2分) 力矩分配中的传递系数等于传递弯矩与分配弯矩之比，它与外因无关。（ ） 4 . (本小题 2分) 用位移法解超静定结构时，基本结构超静定次数一定比原结构高。 （ ） 二．选择题（将选中答案的字母填入括弧内）（本大题分5小题，共21分） 1 （本小题6分） 图示结构EI=常数，截面A 右侧的弯矩为：（ ） A ．2/M ； B ．M ； C ．0； D. )2/(EI M 。 2. （本小题4分） 图示桁架下弦承载，下面画出的杆件内力影响线，此杆件是：（ ） Ａ.ch; B.ci; C.dj; D.cj. 2
3. (本小题 4分) 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) (b) (c) (d) 4. (本小题 4分) 用图乘法求位移的必要条件之一是： A.单位荷载下的弯矩图为一直线； B.结构可分为等截面直杆段； C.所有杆件EI 为常数且相同； D.结构必须是静定的。 ( ) 5. （本小题3分） 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( ) Ａ．F P l 3 /(24EI); B. F P l 3 /(!6EI); C. 5F P l 3 /(96EI); D. 5F P l 3 /(48EI). 三（本大题 5分）对图示体系进行几何组成分析。 F P =1
艾弗尔铁塔为什么这个形状？ 让我们从小学自然开始说起 美是真实的火花——埃菲尔铁塔为什么是这个形状的？ 埃菲尔铁塔是巴黎和法国的象征，可谓是家喻户晓。那它为什么是这个形状呢？仅仅是因为好看吗？那为什么这个形状就好看呢？
抛开其它因素，仅仅从工程角度出发，为什么不是这种直筒矩形呢？当初埃菲尔是怎么考虑的呢？对于结构工程师们来说，也许一句“这是风荷载的弯矩图的形状”就够了。但这是知乎，我的目的也是科普，所以我不会做这样的回答。让我们从小学自然开始吧！ 或许是杜撰，或许是确有其事，总之，我们都知道阿基米德老师曾经说过，“给我一个支点，我能撬动地球”。
根据杠杆原理，对于转轴点力矩平衡，假设地球的重量是50，地球那一端的杠杆长度是1，阿基米德这一端的长度是10，50乘1除10等于5，那么阿基米德只需要5的力就可以撬动地球。我们把这个力与旋转轴心之间的垂直距离叫做力臂，也就是在上图中，地球的力臂是1，阿基米德的力臂是10。阿基米德这边的力臂越长，所需的力就越少，如果力臂是500，那需要的力变成了50乘1除500等于0.1。 言归正传，我们把目光放到建筑上，假设我有上图这么一个建筑，最上面施加一个水平力。我们都有推倒东西的经验，一个纸箱子，一推就倒。那为什么涂阴影的整个三层不会绕着右下角倾倒呢？很简单，因为二层左边的柱子把它给拉住了。按照我们刚才的绕旋转中心力矩平衡，外部施加的水平力是1，力臂L 是10，柱子把阴影部分拉住的力臂 d 是5，那么柱子的拉力就是1乘10除5等于2。
同样的道理，三层加二层合起来的阴影部分也有可能被推倒，整个这两层被一层左边的柱子给拉住了，这时候柱子拉力的力臂 d 还是5，但是水平力的力臂L 变成了20，柱子的拉力就变成了1乘20除5等于4。整个三层楼加起来也有可能被推倒，只不过，基础的拉力把整个三层楼拉住了，这个时候，外部水平力的力臂L 变成了30，基础的拉力相应的变成了6。 同时，我们也注意到，这些阴影部分不光有可能以右下角为转动轴向上转动进而倾倒，还有可能以左下角为转动轴向下转动。之所以
第三章 多自由度系统 试求图3-10所示系统在平衡位置附近作微振动的振动方程。 图３－１０ 解：（1）系统自由度、广义坐标 图示系统自由度N=2，选x1、x2和x3为广义坐标； （2）系统运动微分方程 根据牛顿第二定律，建立系统运动微分方程如下： ;)(;)()(;)(3 4233332625323122222121111x K x x K x m x K x K x x K x x K x m x x K x K x m ---=------=---=&&&&&& 整理如下 ; 0)(;0)(;0)(3432333332653212222212111=++-=-++++-=-++x K K x K x m x K x K K K K x K x m x K x K K x m &&&&&& 写成矩阵形式 ;000)(0)(0) (0 0000321433365322221321321 ?? ????????=????????????????????+--+++--++????????????????????x x x K K K K K K K K K K K K x x x m m m &&&&&&（1） （3）系统特征方程 设)sin(,)sin(,)sin(332211?ω?ω?ω+=+=+=t A x t A x t A x 代入系统运动微分方程（1）得系统特征方程 ;000)(0)(0)(321234333 2 26532222121?? ????????=????????????????????-+---+++---+A A A m K K K K m K K K K K K m K K ωωω（2） （4）系统频率方程 系统特征方程（2）有非零解的充要条件是其系数行列式等于零， 即 ;0) (0)(0)(234333226532222121=-+---+++---+ωωωm K K K K m K K K K K K m K K 展开得系统频率方程
. ... . 院（系） 建筑工程系 学号 三 明 学院 姓名 . 密封 线 内 不 要 答 题 密封……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………结构力学试题答案汇总 一、选择题(每小题3分,共18分) 1. 图 示 体 系 的 几 何 组 成 为 ： （ A ） A. 几 何 不 变 ， 无 多 余 联 系 ； B. 几 何 不 变 ， 有 多 余 联 系 ； C. 瞬 变 ； D. 常 变 。 （第1题） （第4题） 2. 静 定 结 构 在 支 座 移 动 时 ， 会 产 生 ： （ C ） A. 力 ； B. 应 力 ； C. 刚 体 位 移 ； D. 变 形 。 3. 在 径 向 均 布 荷 载 作 用 下 ， 三 铰 拱 的 合 理 轴 线 为： （ B ） A ．圆 弧 线 ； B ．抛 物 线 ； C ．悬 链 线 ； D ．正 弦 曲 线 。 4. 图 示 桁 架 的 零 杆 数 目 为 ： （ D ） A. 6； B. 7； C. 8； D. 9。 5. 图 a 结 构 的 最 后 弯 矩 图 为 ： （ A ） A ．图 b ； B ．图 c ； C ．图 d ； D ．都不 对 。 6. 力 法 方 程 是 沿 基 本 未 知 量 方 向 的 ： （ C ） A ．力 的 平 衡 方 程 ； B ．位 移 为 零 方 程 ； C ．位 移 协 调 方 程 ； D ．力 的 平 衡 及 位 移 为 零 方 程 。
. ... . 二、填空题（每题3分,共9分） 1.从 几 何 组 成 上 讲 ， 静 定 和 超 静 定 结 构 都 是___几何不变____ 体 系 ， 前 者___无__多 余 约 束 而 后 者____有___多 余 约 束 。 2. 图 b 是 图 a 结 构 ___B__ 截 面 的 __剪力__ 影 响 线 。 3. 图 示 结 构 AB 杆 B 端 的 转 动 刚 度 为 ___i___, 分 配 系 数 为 ____1/8 ____, 传 递 系 数 为 ___-1__。 三、简答题（每题5分，共10分） 1.静定结构内力分析情况与杆件截面的几何性质、材料物理性质是否相关？ 为什么？ 答：因为静定结构内力可仅由平衡方程求得，因此与杆件截面的几何性质无关， 与材料物理性质也无关。 2.影响线横坐标和纵坐标的物理意义是什么？ 答：横坐标是单位移动荷载作用位置，纵坐标是单位移动荷载作用在此位置时物 理量的影响系数值。 四、计算分析题，写出主要解题步骤(4小题,共63分) 1.作图示体系的几何组成分析（说明理由），并求指定杆1和2的轴力。（本题16分） （本题16分）1.因为w=0 所以本体系为无多约束的几何不变体系。（4分） F N1=- F P （6分）； F N2=P F 3 10（6分）。 2.作 图 示 结 构 的 M 图 。（本题15分）
Structural idealization 结构理想化Lateral stiffness 侧向刚度 For the moment 目前 In the sense that 也就是说 Deform 变形 Linear elastic limit 线弹性范围Differential equation 微分方程External excitation 外部激励Differentiation with respect to 对…的微分 Initial equilibrium position 初始平衡位置 Oscillate 振荡 Vibrate 振动 Intuition suggest that 直觉告诉我们Ever-decreasing amplitude 不断减小的振幅 As expected 像预期的一样 Diminish in amplitude 振幅减小Damping 阻尼 Kinetic energy 动能 Strain energy 应变能Incorporate/ include 包含 Viscous damper / dashpot 粘滞阻尼器/减震器 in part because 部分原因是 energy-dissipating mechanism 能量耗散机理 inextensible axially 无轴向变形inertial 惯性 property 特性 degrees of freedom(DOFs) 自由度constrain to 约束到 formulate 描述 in contrast 相反 linearly elastic systems 线弹性体系implicit 隐含 valid 有效，成立 imply 意味着 single-valued function 单值函数hence/ thus 因此 emphasize 强调 elastic modulus 弹性模量 moment of inertia/ second moment of
第十六章结构动力学 【例16-1】不计杆件分布质量和轴向变形，确定图16-6 所示刚架的动力自由度。 图16-6 【解】各刚架的自由度确定如图中所示。这里要注意以下两点： 1．在确定刚架的自由度时，引用受弯直杆上任意两点之间的距离保持不变的假定。根据这个假定并加入最少数量的链杆以限制刚架上所有质量的位置，则刚架的自由度数目即等于所加链杆数目。 2．集中质量的质点数并不一定等于体系的自由度数，而根据自由度的定义及问题的具体情形确定。
【例16-2】 试用柔度法建立图16-7a 所示单自由度体系，受均布动荷载)t (q 作用的运动方程。 【解】本题特点是，动荷载不是作用在质量上的集中荷载。对于非质量处的集中动荷载的情况，在建立运动方程时，一般采用柔度法较为方便。 设图a 质量任一时刻沿自由度方向的位移为y （向下为正）。把惯性力I 、阻尼力R 及动荷载)(t P ，均看作是一个静荷载，则在其作用下体系在质量处的位移y ，由叠加原理（见图b 、c 、d 及e ），则 )(R I y P D I P +δ+?=?+?+?= 式中，)t (q EI 38454P =?，EI 483 =δ。将它们代入上式，并注意到y m I -=，y c R -=，得 )(48)(38453 4y c y m EI t q EI y --+= 图16-7 经整理后可得 )(t P ky y c y m E =++ 式中，3EI 481k =δ= ，)(8 5)(t q k t P P E =?= )(t P E 称为等效动荷载或等效干扰力。其含义为：)(t P E 直接作用于质量上所产生的位移和 实际动荷载引起的位移相等。图a 的相当体系如图f 所示。 【例16-3】 图16-8a 为刚性外伸梁，C 处为弹性支座,其刚度系数为k ，梁端点A 、D 处分别有m 和 3 m 质量，端点D 处装有阻尼器c ，同时梁BD 段受有均布动荷载)t (q 作用，试建立刚性梁的运动方程。 【解】 因为梁是刚性的，这个体系仅有一个自由度，故它的动力响应可由一个运动方程来表达，方程可以用直接平衡法来建立。 这个单自由度体系可能产生的位移形式如图b 所示，可以用铰B 的运动)t (α作为基本
《结构力学》作业参考答案 一、判断题（将判断结果填入括弧内，以 √表示正确 ，以 × 表示错误。） 1．图示桁架结构中有3个杆件轴力为0 。（×） 2．图示悬臂梁截面A 的弯矩值是ql 2。 (×) l l 3．静定多跨梁中基本部分、附属部分的划分与所承受的荷载无关。（√ ） 4．一般来说静定多跨梁的计算是先计算基本部分后计算附属部分。（× ） 5．用平衡条件能求出全部内力的结构是静定结构。（ √ ） 6．求桁架内力时截面法所截取的隔离体包含两个或两个以上的结点。（√ ） 7．超静定结构的力法基本结构不是唯一的。（√） 8．在桁架结构中，杆件内力不是只有轴力。（×） 9．超静定结构由于支座位移可以产生内力。 （√ ） 10．超静定结构的内力与材料的性质无关。（× ） 11．力法典型方程的等号右端项不一定为0。 （√ ） 12．计算超静定结构的位移时，虚设力状态可以在力法的基本结构上设。（√） 13．用力矩分配法计算结构时，汇交于每一结点各杆端分配系数总和为1，则表明分配系 数的计算无错误。 （× ） 14．力矩分配法适用于所有超静定结构的计算。（×） 15．当AB 杆件刚度系数i S AB 3 时，杆件的B 端为定向支座。 (×)
二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。） 1．图示简支梁中间截面的弯矩为（ A ） q l A ． 82ql B ． 42ql C ． 22 ql D ． 2ql 2．超静定结构在荷载作用下产生的内力与刚度（B ） A ． 无关 B ． 相对值有关 C ． 绝对值有关 D ． 相对值绝对值都有关 3．超静定结构的超静定次数等于结构中（B ） A ．约束的数目 B ．多余约束的数目 C ．结点数 D ．杆件数 4．力法典型方程是根据以下哪个条件得到的（C ）。 A ．结构的平衡条件 B ．结构的物理条件 C ．多余约束处的位移协调条件 D ．同时满足A 、B 两个条件 5． 图示对称结构作用反对称荷载，杆件EI 为常量，利用对称性简化后的一半结构为（A ）。 6．超静定结构产生内力的原因有（D ） A ．荷载作用与温度变化 B ．支座位移 C ．制造误差 D ．以上四种原因
STAAD中级培训大纲 2013/12 1第一天--STAAD发展简史 (3) 2从一个简单模型入手 (3) 2.1例题 (3) 3地震荷载 (4) 3.1底部剪力法 (4) 3.2反应谱法 (5) 4中国规范校核 (6) 4.1SSDD (6) 4.2世纪旗云钢结构工具箱 (7) 5STAAD动力分析举例 (8) 5.1振型 (8) 5.2如何设定所求振型数的多寡？ (8) 5.3反应谱 (8) 6第二天--- (9) 7按美国规范校核参数释义 (9) 7.1ASD与LRFD (9) 7.2参数定义 (10) 7.3验算结果解读 (12) 8STAAD软件功能问与答 (14) 8.1STAAD中整体坐标系(Global Coordinate)的定义 (14) 8.2STAAD中局部坐标系（Local Coordinate）的定义 (14) 8.3结构建模常见问题之一——几何信息 (15) 8.3.1如何修改单位？ (15) 8.3.2如何合并几个点 (15) 8.3.3如何修改层高、柱距 (15) 8.3.4如何显示杆件的起始端和末端、杆件编号、杆件、杆件局部坐标系以及杆件 两端的约束情况 (16) 8.3.5如何将几根杆件合并为一根？ (16) 8.3.6如何使两根共面的杆件相交（类似于AutoCAD的extend命令）？ (17) 8.3.7如何只显示模型中的一部分结构 (17) 8.3.8如何查询某节点、某杆件、某板单元、面单元、体单元的信息等？ (17) 8.3.9如何显示板单元（Plate Element）的局部坐标系 (18) 8.4结构建模常见问题之二——约束信息 (18) 8.4.1如何设置杆端的约束情况 (18) 8.4.2如何设置柱脚的约束情况 (18) 8.5结构建模常见问题之三——截面库与自定义截面 (19) 8.5.1如何查看标准型钢库中的型钢名称和截面特性？ (19) 8.6结构建模常见问题之四——荷载 (19) 8.6.1如何修改荷载信息 (19) 8.6.2荷载组合的设定 (20)
文章编号：1009-6825（2013）06-0012-03 加强延性设计提高结构抗震性能 收稿日期：2012-12-08作者简介：杨淑红（1969-），女，工程硕士，副教授 杨淑红 （呼伦贝尔学院，内蒙古呼伦贝尔021008） 摘 要：介绍了延性的概念及结构抗震设计中延性的含义，阐述了延性设计的原则，总结了延性设计时提高结构抗震性能的具体 措施，包括材料的延性设计、强柱弱梁设计、梁柱的延性设计、强节点弱构件设计等，为结构抗震设计提供了借鉴。关键词：延性设计，结构，抗震性能中图分类号：TU313 文献标识码：A 0引言 地震是能量以波的形式向各个方向传播、释放并引起振动的过程。由于地震的难以预知和随机发生，导致现有的“中国地震区划图”及相应的地震基本烈度表具有很大的不确定性，多次强烈地震及特大地震均发生在抗震设防低烈度地区。因此当大震来临出现弹塑性变形时，结构需通过延性设计来保证有良好的抗 变形和耗能能力。“变形、能量吸收与耗散”的能力是结构抗震性能的标志。 1延性的涵义 1．1物理术语 物理术语是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。 即： 1）承受较大的非弹性变形同时强度没有明显下降的能力。2）利用滞回特性吸收能量的能力。 延性概念最早出现在1961年美国波特兰水泥协会（PCA ）制定的《多层钢筋混凝土建筑抗震设计》手册中。延性是抗震设计中的重要特性，用延性系数来度量。结构动力学和地震工程领域 学者乔普拉（Anil K．Chopra ）在其 《结构动力学理论及其在地震工程中的应用》 （第2版）7．2节中给出延性系数的表达式：由于地面运动引起的弹塑性体系的位移峰值（最大位移）与屈服位移之比，即：μ= μm μy 是无量纲的量。1．2四个层次 在结构抗震设计中延性有四层含义：材料的延性、杆件的延 性、构件的延性、结构的延性。 材料的延性：櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 发生较大的非弹性变形或反复弹塑性变形时强状态、提高透波性、减少制造工作量、节省工时和生产费用，适当选择夹芯面板还可以获得良好的抗震、隔热、隔音等性能。目前全世界主要的飞机制造公司生产的飞机地板、尾翼等结构件有很多都是采用全复合材料夹芯结构的。在工程建设领域，它是制作防墙板、隔断墙、隔音板、门板和吊顶的理想材料，并可用来制作地板、橱柜、活动房屋和活动墙等。 图7某时刻 Z 轴应力（t =0.1296s ）图8某时刻 塑性应变（t =0.1288s ） X Y Z X Y Z 3结语 1）该蜂窝夹芯层结构抗拉破坏主要有芯子拉断和面芯脱离两 种。2）该蜂窝夹芯结构抗拉破坏模式主要和焊接部位的强度、失效应变等参数有关，合理的控制蜂窝结构焊接部位强度可以有效控制蜂窝夹芯结构的破坏模式。3）蜂窝结构在工程中应用广泛，应设计结构形式更合理的蜂窝结构用以提高结构的各项性能。参考文献： ［1］雷江利．复合材料夹层结构优化设计方法研究［D ］．西安： 西北工业大学，2006．［2］徐永君，李 敏，战 颂，等．蜂窝结构抗拉压性能实验研究 及其数值模拟［ J ］．实验室研究与探索，2007（11）：13-14．［3］Whitty JPM．Towards the design of sandwich panel composites with enhanced mechanical and thermal properties by variation of the in-plane poissons ratios ［J ］．Composites ：Part A ，2003（34）：525． ［4］Ls-dyna Keyword user ’s manual （v970）［M ］．Livemore Nation-al Corporation ，2003． Research and engineering application of tensile failure mode of a honeycomb sandwich structure HUANG Bi-bin YAO Hai-dong WU Lun-wen LI Zi-qing （Third Engineering Corps ，China Airport Construction ，Nanjing 210000，China ） Abstract ：According to how to optimize honeycomb structure design and improve its mechanical properties problem ，using Ansys modeling ，com-bining with ls-dyna finite element analysis software researched the failure mode and effect factors under quasi static tensile ，and pointed out that the structure had the advantages of light weight ，high strength ，heat insulation and other advantages ，was worthy of promotion．Key words ：honeycomb structure ，sandwich structure ，failure mode ，finite element analysis · 21·第39卷第6期2013年2月 山西 建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．39No．6Feb．2013