1、已知图示结构弯矩图，试作剪力图。
2、用位移法计算图示结构，作弯矩图。（常数）
3、计算图示在荷载作用下的静定刚架，绘出其弯矩M图，并求C点的竖向位移CvΔ。
4、用位移法计算图示结构D点水平位移Δ，为常数。
L
1 =
D
L
L
5、用位移法计算图示刚架，并画出M图。
6、用位移法作图示结构M图。常数。
7、用位移法计算图示结构，并画出弯矩图。
8、利用对称性，用力法计算下图所示超静定结构，并画出M图。
l
EI
B
A EI EI
q EI
D
C q
l
9、用力法计算图示钢架，并绘制弯矩图，为常数。
20
40 6m
6m
10、用力法计算图示结构，并画出弯矩图。
11、试列出图示刚架的力法典型方程，并求出所有系数和自由项。(常数)
12、下图所示超静定刚架支座A产生逆时针转角
，支座C产生竖向沉降c，并受图示荷载作
用，用力法计算该刚架并画出M图。
13、计算图示静定组合结构，画出梁式杆的弯矩图。
14、试做图示多跨静定梁的弯矩图，剪力图。
a a a a
15、作图示结构的 M 图。
16、试做图示结构的弯矩图，剪力图。
17、计算图示结构，绘弯矩图、剪力图、轴力
图。
18、试作图示多跨静定梁的弯矩图、剪力图。
19、计算图示桁架指定杆件1、2、3的内力。
20、计算图示刚架A、C两截面的相对转角 。最新文件仅供参考已改成word文本。方便更改
《结构力学》考试大纲 一、考试大纲的性质 结构力学是农业建筑环境与能源工程专业的专业基础课，也是报考农业工程学科的考试科目之一。为帮助考生明确考试复习范围和有关要求，特制定出本考试大纲。 二、考试的内容 第一章绪论 结构的计算简图及简化要点；杆件结构的分类；荷载的分类 第二章结构的几何构造分析 几何构造分析的概念；平面几何不变体系的组成规律；平面杆件体系的计算自由度 第三章静定结构的受力分析 静定多跨梁；静定平面刚架；静定平面桁架；组合结构；三铰拱；静定结构的一般性质 第四章影响线 移动荷载和影响线的概念；静力法作简支梁影响线；结点荷载作用下梁的影响线；机动法作影响线；影响线的应用 第五章结构位移计算 结构位移计算的一般公式；刚体体系的位移；荷载作用下的位移计算；图乘法；温度作用时的位移计算；互等定理 第六章力法 超静定结构的组成和超静定次数；力法的基本概念；超静定刚架和排架；超静定桁架和组合结构；对称结构的计算；两铰拱；无铰拱；支座移动和温度改变时的计算；超静定结构位移计算 第七章位移法 位移法的基本概念；无侧移刚架的计算；有侧移刚架的计算；位移法的基本体系；对称结构的计算 第八章渐近法 力矩分配法的基本概念；多结点的力矩分配；无剪力分配法 三、考试要求 考生应全面掌握静定结构受力分析的基本方法，以及力法和位移法的基本概念与计算方法，并能熟练地应用上述概念和方法进行常见结构形式的受力分析与计算。
四、试卷结构 试卷的基本结构为： 1．选择填空（占总分的20%） 2．是非判断（占总分的20%） 3．计算分析（占总分的60%） 五、考试方式及时间 考试方式为闭卷笔试，时间为3小时。 六、主要参考书目 1．龙驭球、包世华主编.(面向21世纪课程教材)结构力学教程(Ⅰ).高等教育出版社,2000年版 2．王焕定、章梓茂、景瑞编著.(面向21世纪课程教材)结构力学教程(Ⅰ).高等教育出版社,2000年版3．胡兴国主编.结构力学.武汉工业大学出版社,1997年版
1、结构的动力特性一般指什么？ 答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。 2、什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？ 答：振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。 阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。 粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 3、采用集中质量法、广义位移法（坐标法）和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们采用的手法有何不同？ 答：集中质量法：将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上，认为其他地方没有质量。质量集中后，结构杆件仍具有可变形性质，称为“无重杆”。 广义坐标法：在数学中常采用级数展开法求解微分方程，在结构动力分析中，也可采用相同的方法求解，这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响（形状函数），一般来说，对于一个给定自由度数目的动力分析，用理想化的形状函数法比用集中质量法更为精确。 有限元法：有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中，广义坐标是形函数的幅值，有时没有明确的物理意义，并且在广义坐标中，形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标，且形函数是定义在分片区域的。在有限元分析中，形函数被称为插值函数。 综上所述，有限元法综合了集中质量法和广义坐标法的特点： (l) 与广义坐标法相似，有限元法采用了形函数的概念。但不同于广义坐标法在整体结构上插值（即定义形函数），而是采用了分片的插值，因此形函数的表达式（形状）可以相对简单。 (2) 与集中质量法相比，有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量，具有直接、直观的优点，这与集中质量法相同。 4、直接动力平衡法中常用的有哪些具体方法？它们所建立的方程各代表什么条件？ 答：常用方法有两种：刚度法和柔度法。刚度法方程代表的是体系在满足变形协调条件下所应满足的动平衡条件；而柔度法方程则代表体系在满足动平衡条件下所应满足的变形协调条件。 5、刚度法与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：刚度法与柔度法建立的运动方程在所反映的各量值之间的关系上是完全一致的。由于刚度矩阵与柔度矩阵互逆，刚度法建立的运动方程可转化为柔度法建立的方程。一般来，对于单自由度体系，求[δ]和求[k]的难易程度是相同的，因为它们互为倒数，都可以用同一方法求得，不同的是一个已知力求位移，一个已知位移求力。对于多自由度体系，若是静定结构，一般情况下求柔度系数容易些，但对于超静定结构就要根据具体情况而定。若仅从建立运动方程来看，当刚度系数容易求时用刚度法，柔度系数容易求时用柔度法。 6、计重力与不计重力所得到的运动方程是一样的吗？ 答：如果计与不计重力时都相对于无位移的位置来建立运动方程，则两者是不一样的。但如果计重力时相对静力平衡位置来建立运动方程，不计重力仍相对于无位移位置来建立，
结构力学培训心得体会 浅谈结构变形图在定性结构力学教学中的应用 许凯 （武汉科技大学城市建设学院） 2008年7月25日至27日，我参加了《结构力学骨干教师高级研修班》培训。三天的培训使我受益良多，感谢两位主讲老师带给我们的新观点、新方法，这些新的理念引发了我对今后结构力学教学工作的诸多思考。 结构力学是结构工程师的看家本领，正因为如此，结构力学教学中能力和素质的培养应为教学工作的主导，应将能力培养贯穿教学活动的始终和各个环节，袁老师认为结构力学中有三个方面的能力要重点训练培养，它们是：经典方法分析能力，计算机分析能力和定性分析能力。也就是“一个基础、两座大厦”。这个比喻非常的形象，点出了结构力学教学的重点以及结构力学今后的发展方向。 “定性结构力学”培养的是学生定性的分析和判断能力。定性分析是结构力学以及其它所有力学进行分析和计算的概念性基础。工程中的概念设计、估算判断、计算模型建立、计算结果分析等都要用到定性分析。因此，对于没有条件开设这门课的高校，应该把该课程的内容融入到经典结构力学的教学中去，对此，我在教学工作中也做过一些尝试，今后考虑如何系统化，并以提高学生的综合素质与能力为着眼点。 一、由变形图确定弯矩图 正确绘制梁与刚架在荷载作用下的变形图，有助于确定结构内力图的大致形状，校核原结构的弯矩图是否正确，在定性结构力学中，具有十分重要的意义。 例如，对于各种形式的拱(见图1，a、b、c)，如果让学生死记弯矩图的形状，一是不容易记住，二是不能理解其力学本质。通过绘制变形图（图中虚线部分，将杆件受拉一侧标记为+），很容易地得到弯矩图的大致形状。至于变形图的绘制，其实并不复杂，只要注意满足约束条件，注意荷载方向与变形趋势之间的关系，以及注意结点的特性等基本要素，再辅以适当的练习，就可以掌握其方法，并在结构的定性分析中灵活应用了。 更深一层地，可以用变形图对结构做进一步的分析和判断，例：用变形图判断混凝土拱结构的开裂部位。根据变形图(见图1，c)，判断构件可能出现裂缝的部位(见图1，d)。
概念题 1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么？ 答：主要区别表现在：(1) 在动力分析中要计入惯性力，静力分析中无惯性力；(2) 在动力分析中，结构的内力、位移等是时间的函数，静力分析中则是不随时间变化的量；(3) 动力分析方法常与荷载类型有关，而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度，确定体系动力自由度的目的是什么？ 答：确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数，称为体系的动力自由度（质点处的基本位移未知量）。确定动力自由度的目的是：(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数（运动方程数=自由度数），自由度不同所用的分析方法也不同；(2) 因为结构的动力响应（动力内力和动位移）与结构的动力特性有密切关系，而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别？ 答：二者的区别是：几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目，分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目，分析的目的是要确定结构振动形状。 1.4 结构的动力特性一般指什么？ 答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）
所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？ 答：振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 1.6 采用集中质量法、广义位移法（坐标法）和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们采用的手法有何不同？ 答：集中质量法：将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上，认为其他地方没有质量。质量集中后，结构杆件仍具有可变形性质，称为“无重杆”。 广义坐标法：在数学中常采用级数展开法求解微分方程，在结构动力分析中，也可采用相同的方法求解，这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响（形状函数），一般来说，
《结构力学》课后习题答案 习 题 7-1 试确定图示结构的位移法基本未知量数目，并绘出基本结构。 (a) (b) (c) 1个角位移 3个角位移，1个线位移 4个角位移，3个线位移 (d) (e) (f) 3个角位移，1个线位移 2个线位移 3个角位移，2个线位移 (g) (h) (i) 一个角位移，一个线位移 一个角位移，一个线位移 三个角位移，一个线位移 7-2 试回答：位移法基本未知量选取的原则是什么？为何将这些基本未知位移称为关键位移？是否可以将静定部分的结点位移也选作位移法未知量？ 7-3 试说出位移法方程的物理意义，并说明位移法中是如何运用变形协调条件的。 7-4 试回答：若考虑刚架杆件的轴向变形，位移法基本未知量的数目有无变化？如何变化？ 7-5 试用位移法计算图示结构，并绘出其力图。 (a) 解：（1）确定基本未知量和基本结构 有一个角位移未知量，基本结构见图。 （2）位移法典型方程 11110p r Z R += （3）确定系数并解方程 i ql Z ql iZ ql R i r p 24031831 ,82 12 12 111= =-∴-== （4）画M 图 l l l
(b) 解：（1）确定基本未知量 1个角位移未知量，各弯矩图如下 （2）位移法典型方程 11110p r Z R += （3）确定系数并解方程 1115 ,352 p r EI R = =- 15 3502 EIZ -= 114Z EI = （4）画M 图 (c) 解：（1）确定基本未知量 一个线位移未知量，各种M 图如下 1M 图 243 EI 243 EI 1243 EI 6m 6m 9m 4m
结构力学（上）复习题及答案 一、单项选择题 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。 2. 图示桁架的零杆数目为：（ d ） A. 6； B. 7； C. 8； D. 9。 3. 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。 4、下图所示的体系是（ A ） A.无多余约束的几何不变体系； B.有多余约束的几何不变体系； C.几何瞬变体系； D.几何可变体系，但不是几何瞬变体系。 5、如图所示的结构在外力作用下，CD杆D端的剪力（B）
A B. C. D. 6、如下图所示结构，若支座B 产生位移，则该结构将（ C ） A 不产生位移； B 产生内力； C 不产生内力； D 产生变形。 7、用力法解图4所示结构的未知量个数为（ C ） A 5个； B 6个； C 9个； D 12个； 8、位移法方程的实质是（ A ） A 平衡方程； B 位移方程； C 物理方程； D 衡方程与位移方程。 9、图示结构EI=常数，截面A 右侧的弯矩为：（ a ） A ．2/M ； B ．M ； C ．0； D. )2/(EI M 。
10、 图示桁架下弦承载，下面画出的杆件内力影响线，此杆件是：（ b ） Ａ.ch; B.ci; C.dj; D.cj. 11、 用图乘法求位移的必要条件之一是：( b ) 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。 12、图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( c ) Ａ．FPl 3 /(24EI); B. FPl 3/(!6EI); C. 5FPl 3/(96EI); D. 5FPl 3/(48EI). 二．填空题： 1．图1所示体系是______几何瞬变体系____体系，它有___1__个多余约束。 A l /2 l /2 EI 2EI F P a d c e b f g h i k l F P =1 1 j F p /2 M 2a 2a a a a a A F p /2 F p /2 F p /2 F p F p
1、结构的动力特性一般指什么 ? 答:结构的动力特性是指 :频率（周期、振型和阻尼。动力特性是结构固有 的 ,这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度所确定的、表征结构动力响应特性的 量。动力特性不同 ,在振动中的响应特点亦不同。 2、什么是阻尼、阻尼力 ,产生阻尼的原因一般有哪些 ?什么是等效粘滞阻尼 ? 答:振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有 :材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然 ,也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。 阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。 粘滞阻尼理论的优点是便于求解 ,但其缺点是与往往实际不符 ,为扬长避短 , 按能 量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数,这种阻尼假设称为 等效粘滞阻尼。 3、采用集中质量法、广义位移法（坐标法和有限元法都可使无限自由度体系 简化为有限自由度体系 ,它们采用的手法有何不同 ? 答:集中质量法 :将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上认为其他地方没有质量。质量集中后 ,结构杆件仍具有可变形性质 ,称为“无重杆”。 广义坐标法 :在数学中常采用级数展开法求解微分方程 ,在结构动力分析中 , 也可采用相同的方法求解 ,这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响（形状函数,一般来说 ,对于一个给定自由度数目的动力分析 ,用理想化的形状函
数法比用集中质量法更为精确。 有限元法 :有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中 ,广义坐标是形函数的幅值 ,有时没有明确的物理意义 ,并且在广义坐标中 ,形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标,且形函数是定义在分片区域的。在有限元分析中 ,形函数被称为插值函数。 综上所述 ,有限元法综合了集中质量法和广义坐标法的特点 (l 与广义坐标法相似 ,有限元法采用了形函数的概念。但不同于广义坐标法在整体结构上插值 (即定义形函数 ,而是采用了分片的插值 ,因此形函数的表达式(形状可以相对简单。 (2 与集中质量法相比 ,有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量 ,具有直接、直观的优点 ,这与集中质量法相同。 4、直接动力平衡法中常用的有哪些具体方法 ?它们所建立的方程各代表什么条件? 答:常用方法有两种 :刚度法和柔度法。刚度法方程代表的是体系在满足变形协调条件下所应满足的动平衡条件 ;而柔度法方程则代表体系在满足动平衡条件下所应满足的变形协调条件。 5、刚度法与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:刚度法与柔度法建立的运动方程在所反映的各量值之间的关系上是完全一致的。由于刚度矩阵与柔度矩阵互逆 ,刚度法建立的运动方程可转化为柔度法建立的方程。一般来，对于单自由度体系，求［刑求［k］的难易程度是相同的，因为它们互为倒数 ,都可以用同一方法求得 ,不同的是一个已知力求位移 ,一个已知位移求力。对于多自由度体系 ,若是静定结构 ,一般情况下求柔度系数容易些 ,但对于超静定结构就要根据具体情况而定。若仅从建立运动方程来看 ,当刚度系数容易求时用刚度法 ,柔度系数容易求时用柔度法。 6、计重力与不计重力所得到的运动方程是一样的吗 答:如果计与不计重力时都相对于无位移的位置来建立运动方程,则两者是不一
《结构力学》复习思考题 题干答案指出图示体系的几何组成为（）。 A A．几何不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 指出图1.1所示体系的几何组成为（）。 A 图1.1 A．几何不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 指出图示体系的几何组成为（）。 A．几何体系不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 A 图1.2所示结构作用一个集中力P，当P作用在BCD上不同位置时，A支座的竖向分力（）。 A 图1.2 A．保持不变 B．随作用位置而变 C．无法确定 图1.2所示结构作用一个集中力P，当P作用在BCD上不同位置时，A支座的竖向分力（）。 A A．保持不变
B．随作用位置而变 C．无法确定 图1.2 指出图示结构，弯矩图绘制正确的是（）。 （ （A）（B）（C） 图1.3 C 对下面图示的两个完全相同的结构，而力偶M作用在不同位置，则两结构的支座反力的关系 为（）。 A． 1122 , R R R R '' =≠ B． 1122 , R R R R '' ≠= C． 2 2 1 1 ,R R R R' = ' = C 下面绘制的弯矩图中，正确的是（）。 A． B． C． B 下面桁架结构中，零杆的个数为（）。 A．1个 C
B ．3个 C．4个 下面桁架结构中，零杆的个数为（）。 A．10个 B．11个 C．12个 C 下面结构中，若杆件AB由温度变化发生伸缩，是否会引起结构的力？（） A．会 B．不会 C．无法确定 A 图示原结构，用力法求解时，其基本结构不正确的是（）。 原结构 （ （A）（B）（C） 基本结构 A 指出图1.5所示结构AB杆件的力为（）。 图1.5 A．0 B．-P C．2P B 下面结构中，若支座A发生一个位移，是否会引起结构的力？（） A．会 B．不会 C．无法确定 B 指出下面图示的几何组成体系为（） A．没有多余约束的几何不变体系 B．1个多余约束的几何不变体系 C．几何可变体系 A 不考虑杆件的轴向变形，图1.4所示结构分别用力法和位移法分析时，其未知量的数量（）。 C
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
结构力学主要知识点 一、基本概念 1、计算简图：在计算结构之前，往往需要对实际结构加以简化，表现其主要特点，略去其次要因素，用一个简化图形来代替实际结构。通常包括以下几个方面： A 、杆件的简化：常以其轴线代表 B 、支座和节点简化： ①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座； ②铰节点、刚节点、组合节点。 C 、体系简化：常简化为集中荷载及线分布荷载 D 、体系简化：将空间结果简化为平面结构 2、结构分类： A 、按几何特征划分：梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。 B 、按内力是否静定划分： ①静定结构：在任意荷载作用下，结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定。 ②超静定结构：只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力，还必须考虑变形条件才能确定。 二、平面体系的机动分析 1、体系种类 A 、几何不变体系：几何形状和位置均能保持不变；通常根据结构有无多余联系，又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系。 B 、几何可变体系：在很小荷载作用下会发生机械运动，不能保持原有的几何形状和位置。常具体划分为常变体系和瞬变体系。 2、自由度：体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目。 3、联系：限制运动的装置成为联系（或约束）体系的自由度可因加入的联系而减少，能减少一个自由度的装置成为一个联系 ①一个链杆可以减少一个自由度，成为一个联系。②一个单铰为两个联系。 4、计算自由度：)2(3r h m W +-=,m 为刚片数，h 为单铰束，r 为链杆数。 A 、W>0,表明缺少足够联系，结构为几何可变； B 、W=0，没有多余联系； C 、W<0,有多余联系，是否为几何不变仍不确定。 5、几何不变体系的基本组成规则： A 、三刚片规则：三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联，组成的体系是几何不变的，而且没有多余联系。 B 、二元体规则：在一个刚片上增加一个二元体，仍未几何不变体系，而且没有多余联系。 C 、两刚片原则：两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联，为几何不变体系，而且没有多余联系。 6、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。虚铰在无穷远处的体系分析可见结构力学P20，自行了解。 7、静定结构的几何构造为特征为几何不变且无多余联系。 三、静定梁与静定钢架 1、内力图绘制： A 、内力图通常是用平行于杆轴线方向的坐标表示截面的位置，用垂直于杆轴线的坐标表示
《结构力学》课程教学大纲 课程编号：L263009 课程类别：专业基础课学分数： 5 学时数：80 适用专业：土木工程应修基础课程：《材料力学》、《理论力学》 一、本课程的地位和作用 本课程是土木工程专业技术平台课程中的一门基础课程。通过本课程的教学使学生掌握结构力学的基本原理、基本理论和基本方法，具备将工程实践中的实际问题抽象为相应的力学模型并运用相应的力学计算公式进行求解的基本能力，具备解决工程实践中相应的结构力学实际问题的基本能力，具备运用常用工程力学计算机软件进行工程力学分析、计算的基本能力。 二、本课程的教学目标 在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握平面杆系结构分析计算的基本概念，基本原理和基本方法，了解各类结构的受力性能，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。 三、课程内容和基本要求 第一章绪论 1、教学基本要求 （1）了解结构力学的任务，与其它课程的关系及常见杆件结构的分类； （2）熟练掌握结构计算简图的概念和确定结构计算简图的原则； （3）熟练掌握杆件结构的支座分类和结点分类； （4）理解荷载的分类。 2、教学内容 （1）结构力学研究对象和任务 （2）Δ结构计算简图 （3）Δ结构分类 （4）荷载分类 第二章体系几何组成分析 1、教学基本要求 （1）理解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等概念； （2）熟练掌握无多余约束的几何不变体系的几何组成规则； （3）应用规则分析常见体系的几何组成； （4）理解结构的几何特性与静力特性的关系。
2、教学内容 （1）几何组成分析目的 （2）*运动自由度概念 （3）Δ几何不变体系简单组成规则 （4）Δ几何组成分析示例 （5）静定结构和超静定结构 第三章静定结构内力分析 1、教学基本要求 （1）熟练掌握截面内力计算和内力图的形状特征； （2）熟练掌握绘制弯矩图的叠加法； （3）应用截面法求解静定结构，绘制其内力图； （4）理解桁架的受力特点及按几何组成分类。应用结点法和截面法及其联合应用，会计算简单桁架、联合桁架即复杂桁架。 （5）熟练掌握三铰拱的反力和内力计算。了解三铰拱的内力图绘制的步骤。理解三铰拱合理拱轴的形状及其特征； （6）理解静定结构受力分析方法，静定结构的一般性质，各种结构形式的受力特点。 2、教学内容 （1）Δ静定梁 （2）Δ*静定钢架 （3）*三铰拱 （4）Δ静定桁架和静定组合结构 （5）静定结构基本性质和受力特点 第四章虚功原理和结构位移计算 1、教学基本要求 （1）了解温度改变、支座移动引起的位移计算； （2）理解变形体虚功原理和互等定理； （3）理解实功、虚功、广义力、广义位移的概念； （4）熟练掌握荷载产生的位移计算； （4）应用图乘法求位移。 2、教学内容
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
学习必备欢迎下载名词解释 1.计算图形 2.刚架 3.平面刚架 4.板架 5.弹性支座 6.梁的弯曲要素 7.梁的复杂弯曲 8.叠加原理 9.静定结构 10.超静定结构 11.几何不变体系 12.超静定次数 13.力法 14.位移法 15.矩阵位移法 16.三弯矩方程 17.杆元 18.平面刚架单元 19.平面板架单元 20.固端弯矩 21.结构刚度矩阵 22.单元刚度矩阵 23.节点未知位移向量 24.杆元定位向量 25.节点外荷载向量 26.节点自由度 27.单元自由度 28.对称阵 29.正定阵 30.方阵 31.稀疏矩阵 32.半带宽 33.强迫位移 34.乘大数法 35.降阶法 36.杆元内力 37.支反力 38.固端力向量 39.梁的应变能 40.几何非线性问题41.材料非线性问题 42.外力功 43.比能 44.泛函 45.余能 46.虚位移原理 47.结构总位能 48.位能驻值原理 49.应变能原理 50.虚力原理 51.余位能驻值原理 52.应力能原理 53.卡氏第二定理 54.最小余能原理 55.最小功原理 56.形（状）函数 57.李兹法 58.位移边界条件 59.应力边界条件 60.平衡方程 61.几何方程 62.物理方程 63.薄板 64.薄板的筒形弯曲 65.薄板的筒形横弯曲 66.薄板的筒形复杂弯曲 67.薄板的筒形大挠度弯曲 68.刚性板 69.柔性板 70.薄板小挠度弯曲的基本假定 71.屈曲 72.稳定平衡 73.中性平衡 74.最小临界荷载 75.中性平衡微分方程 76.稳定性方程式 77.欧拉（应）力 78.临界（应）力 79.压杆柔度 80.板的极限荷载
习题及参考答案 【习题2】【习题3】【习题4】【习题5】【习题6】【习题8】【习题9】【习题10】【习题11】【习题12】【习题13】【习题14】【参考答案】 习题2 2-1～2-14试对图示体系进行几何组成分析，如果是具有多余联系的几何不变体系，则应指出多余联系的数目。 题2-1图 题2-2图 题2-3图题2-4图题2-5图 题2-6图题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 习题3 3-1 试作图示多跨静定梁的M 及Q 图。 (b) (a) 20kN 10kN 40kN 20kN/m 40kN 题3-1图 3-2 试不计算反力而绘出梁的M 图。 (b) 5kN/m 40kN (a) 题3-2图 习题4 4-1 作图示刚架的M 、Q 、N 图。 (c) (b)(a)20kN /m 2kN /m 题4-1图 4-2 作图示刚架的M 图。
P (e) (d) (a) (b) (c) 20k N /m 4kN 题4-2图 4-3 作图示三铰刚架的M 图。 (b) (a) 题4-3图 4-4 作图示刚架的M 图。 (a) 题4-4图 4-5 已知结构的M 图，试绘出荷载。
(b) (a) 题4-5图 4-6检查下列刚架的M图，并予以改正。 (e)(g)(h) P (d) (c) (a)(b) (f) 题4-6图 习题5 5-1图示抛物线三铰拱轴线方程x x l l f y) ( 4 2 - =，试求D截面的内力。 题5-1图 5-2带拉杆拱，拱轴线方程x x l l f y) ( 4 2 - =，求截面K的弯矩。
《结构力学》复习思考题 一、单项选择题 题干答案指出图示体系的几何组成为（）。 A A．几何不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 指出图1.1所示体系的几何组成为（）。 A 图1.1 A．几何不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 指出图示体系的几何组成为（）。 A．几何体系不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 A 图1.2所示结构作用一个集中力P，当P作用在BCD上不同位置时，A支座的竖向分力（）。 A 图1.2 A．保持不变
B ．随作用位置而变 C ．无法确定 图1.2所示结构作用一个集中力P ，当P 作用在BCD 上不同位置时，A 支座的竖向分力（ ）。 A ．保持不变 B ．随作用位置而变 C ．无法确定 图1.2 A 指出图示结构，弯矩图绘制正确的是（ ）。 （ （A ） （B ） （C ） 图1.3 C 对下面图示的两个完全相同的结构，而力偶M 作用在不同位置，则两结构的支座反力的关系为（ ）。 A ．1122,R R R R ''=≠ B ．1122 ,R R R R ''≠= C ．2211,R R R R '='= C 下面绘制的弯矩图中，正确的是（ ）。 A ． B
B． C． 下面桁架结构中，零杆的个数为（）。 A．1个 B．3个 C．4个 C 下面桁架结构中，零杆的个数为（）。 A．10个 B．11个 C．12个 C 下面结构中，若杆件AB由温度变化发生伸缩，是否会引起结构的内力？（） A．会 A B．不会 C．无法确定
对于同一结构的以下图示两种状态，其位移与力的之间关系为（）。 A． 22 2 11 1 ? = ?F F B． 12 2 21 1 ? = ?F F C． 21 2 12 1 ? = ?F F C 图示原结构，用力法求解时，其基本结构不正确的是（）。 原结构 （ （A）（B）（C） 基本结构 A 指出图1.5所示结构AB杆件的内力为（）。 图1.5 A．0 B．-P C．2P B 下面结构中，若支座A发生一个位移，是否会引起结构的内力？（） A．会 B．不会 C．无法确定 B
结构力学（祁皑）课后习题详细答案 答案仅供参考 解 原体系依次去掉二元体后，得到一个两铰拱（图（ a-1））。因此，原体系为 几 何不变体系，且有一个多余约束。 1- 1 (b) 解 原体系依次去掉二元体后， 得到一个三角形。因此，原体系为几何不变体系, 且无多余约束。 1-1 （c ） (b-1) 1-1分析图示体系的几何组成。 (b )
2—— (c-3) 解 原体系依次去掉二元体后， 得到一个三角形。因此，原体系为几何不变体系, 且无多余约束。 1-1 （d ） 解 原体系依次去掉二元体后，得到一个悬臂杆，如图（ d-1）-（d-3）所示。因 此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。注意：这个题的二元体中有的是变了形 的，分 析要注意确认。 解 原体系去掉最右边一个二元体后，得到（ e-1 ）所示体系。在该体系中，阴影 所示的刚片与支链杆 C 组成了一个以 C 为顶点的二元体，也可以去掉，得到（ e-2） 所示体系。在图（e-2）中阴影所示的刚片与基础只用两个链杆连接，很明显，这是一 个几何 可变体系，缺少一个必要约束。因此，原体系为几何可变体系，缺少一个必要 约束。 1-1 （f ） 解原体系中阴影所示的刚片与体系的其它部分用一个链杆和一个定向支座相 连，符合几何不变体系的组成规律。因此，可以将该刚片和相应的约束去掉只分析其 余部分。很明显，余下的部分（图（ f-1 ））是一个几何不变体系，且无多余约束。因 此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。 1-1 (g) (c-2) (d-3) （e-2）
——3—— H (g-2) 解原体系中阴影所示的刚片与体系的其它部分用三个链杆相连，符合几何不变 体系的组成规律。因此，可以将该刚片和相应的约束去掉，只分析其余部分。余下的 部分（图（g-1））在去掉一个二元体后，只剩下一个悬臂杆（图（ g-2））。因此，原 体 系为几何不变体系，且无多余约束。 1-1 （h ） 解原体系与基础用一个铰和一个支链杆相连，符合几何不变体系的组成规律。 因此，可以只分析余下部分的内部可变性。这部分（图（ h-1））可视为阴影所示的两 个刚片用一个杆和一个铰相连，是一个无多余约束几何不变体系。因此，原体系为几 何不变体 系，且无多余约束。 解 这是一个分析内部可变性的题目。 上部结构中，阴影所示的两个刚片用一个 铰和一个链杆相连（图（i-1 ））。因此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。 (g ) (g-1) (h )
《结构力学》第01章在线测试 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、结构力学的研究对象是 B A、单根杆件 B、杆件结构 C、板壳结构 D、实体结构 2、对结构进行强度计算目的是为了保证结构A A、既经济又安全 B、不致发生过大的变形 C、美观实用 D、不发生刚体运动 3、对结构进行刚度计算，是为了保证结构 C A、不发生刚体运动 B、美观实用 C、不致发生过大的变形 D、既经济又安全 4、固定铰支座有几个约束反力分量？ B A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 5、可动铰支座有几个约束反力分量A A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、结构的稳定性是指DE A、结构抵抗破坏的能力 B、不发生刚体运动的能力 C、结构抵抗变形的能力 D、结构抵抗失稳的能力 E、结构保持原有平衡形式的能力 2、下列哪种情况不是平面结构BCDE A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 B、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行 D、所有杆件的轴线都不位于同一平面内 E、荷载不作用在结构的平面内 3、下列哪种情况应按空间结构处理ABDE A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 B、所有杆件的轴线都不位于同一平面内 C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 D、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行 E、荷载不作用在结构的平面内
4、为了保证结构既经济又安全，要计算结构B A、强度 B、刚度 C、稳定性 D、内力 E、位移 5、刚结点的约束特点是AB A、约束各杆端不能相对移动 B、约束各杆端不能相对转动 C、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 D、约束各杆端可相对转动 E、约束各杆端可相对移动 第三题、判断题（每题1分，5道题共5分） 1、板壳结构的厚度远远小于其它两个尺度。 正确 2、实体结构的厚度与其它两个尺度是同一量级。 正确 3、为了保证结构既经济又安全，要对结构进行刚度计算。 错误 4、结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性的一门学科。 正确 5、铰结点的约束各杆端不能相对移动，但可相对转动。 正确 《结构力学》第02章在线测试 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、将三刚片组成无多余约束的几何不变体系，必要的约束数目是几个 D A、3 B、4 C、5 D、6 2、用铰来连接四个刚片的结点叫什么？ C A、单铰结点 B、不完全铰结点 C、复铰结点 D、组合结点 3、连接两个刚片的铰有几个约束？ A
第一章： 机动分析就是判断一个杆系是否是几何不变体系，同时还要研究几何不变体系的组成规律。又称: 几何组成分析、几何构造分析 机动分析的目的： 1、判别某一体系是否为几何不变，从而决定它能否作为结构。 2、区别静定结构、超静定结构，从而选定相应计算方法。 3、搞清结构各部分间的相互关系，以决定合理的计算顺序。 计算自由度： W=3m-2h-r m---刚片数h---单铰数r---单链杆数（支座链杆） W=2j-b-r 【平面链杆系的自由度(桁架):链杆(link)——仅在杆件两端用铰连接的杆件】 非链杆体系的只能用第一个公式计算 J---铰结点数b---链杆数r---单链杆数（支座链杆） = 限制自由度为1 限制自由度为2 限制自由度为3 W>0时，体系几何可变 体系几何不变的必要条件：W≤0 A．三刚片规则 三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两相连，所组成的平面体系几何不变。 B．二元体规则 在刚片上增加一个二元体，是几何不变体系。 C．两刚片规则： 两个刚片用一个铰和一个不通过该铰的链杆连接，组成几何不变体系。
O 瞬变体系：原为几何可变，经微小位移后即转化为几何不变的体系。 铰结三角形规则——条件：三铰不共线 机动分析步骤总结： 计算自由度 判别二元体，如有，先撤去 观察是否是瞬变体系 已知为几何不变的部分宜作为大刚片 两根链杆相当于其交点处的虚铰 运用三刚片规则时，如何选择三个刚片是关键，刚片选择的原则是使得三者之间彼此的连接方式是铰结 各杆件要么作为链杆，要么作为刚片，必须全部使用，且不可重复使用 4.多余约束”从哪个角度来看才是多余的?（ A ） A.从对体系的自由度是否有影响的角度看 B.从对体系的计算自由度是否有影响的角度看 C.从对体系的受力和变形状态是否有影响的角度看 D.从区分静定与超静定两类问题的角度看 下列个简图分别有几个多余约束： 0 个约多余束 3 个多余约束
《结构力学》复习提纲 2010-2第一章绪论、平面体系的几何组成分析 学习目的 了解结构力学研究的对象、主要内容和意义，结构的简化和分类，结构计算假定。学习方法与基本要求。 熟练掌握体系几何组成分析基本方法，能快速判断静定结构的组成顺序，为静定结构内力计算奠定基础。对于超静定结构，能迅速确定多余约束的个数；通过减除适当的约束（不能增加原来没有的约束）使超静定结构变成静定结构，为超静定结构内力计算奠定基础。 基本要求 深刻理解所涉及的基本概念；熟练掌握无多余联系几何不变体系组成的三角形规则：三刚片不共线三铰（实或虚）相连、两刚片不全相交也不全平行三杆相连，或不共线一杆一铰相连、加减二元体不改变可变性；熟练掌握不满足三角形规则时的体系可变性；掌握静定杆系结构的组成顺序，会通过减除约束使超静定结构改造成静定结构。 第二章静定结构的内力计算 学习目的 静定结构在工程中有着广泛的应用，它的受力分析是结构位移计算和超静定结构内力计算的基础。因此，掌握静定结构的内力计算方法是结构力学的基本任务之一。 基本要求 熟练掌握各种静定结构的受力分析方法，熟练掌握结点法、截面法、区段叠加法，了解各种结构的受力特点，为位移计算和力法等的学习奠定基础。 能快速地判断桁架的零杆，能熟练掌握结点法和截面法求内力，能很好的应用对称性，能熟练地用双截面法求三铰结构反力，能熟练地确定基本和附属部分，能用区段叠加法和平衡微分关系快速地作出M图，会根据弯矩图与所受荷载作出剪力和轴力图，了解静定结构的基本性质和派生性质，并能应用它们简化受力分析。 第三章静定结构的位移计算 学习目的 熟练掌握各种静定结构的位移计算方法，熟练掌握图乘法求位移，为力法和超静定结构位移计算等的学习奠定基础。 基本要求 理解变形体虚功原理、了解单位荷载法，能按公式用积分计算位移。能熟练地计算桁架在荷载下的位移，能熟练地用图乘法计算荷载下刚架的位移。会计算非荷载（温度和支座位移）引起的位移。理解功的互等定理和位移、反力互等定理。