龙驭球《结构力学Ⅰ》(第三版)辅导系列-第16章 结构的稳定计算【圣才出品】
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目 录第一部分 名校考研真题第1章 绪 论第2章 结构的几何构造分析第3章 静定结构的受力分析第4章 影响线第二部分 课后习题第1章 绪 论第2章 结构的几何构造分析第3章 静定结构的受力分析第4章 影响线第三部分 章节题库第1章 绪 论第2章 结构的几何构造分析第3章 静定结构的受力分析第4章 影响线第四部分 模拟试题龙驭球《结构力学Ⅰ》(第3版)配套模拟试题及详解第一部分 名校考研真题第1章 绪 论本章不是考研复习重点,暂未编选名校考研真题,若有最新真题会在下一版中及时更新。
第2章 结构的几何构造分析一、判断题图2-1所示体系的几何组成为几何不变体系,无多余约束。
( )[厦门大学2011研]图2-1二、选择题1.图2-2所示平面体系的几何组成是( )。
[浙江大学2010研]A .几何不变,无多余约束 B .几何不变,有多余约束C .几何常变D.几何瞬变图2-2图2-3错【答案】如图2-1(b ),分别视ABD 和基础为刚片Ⅰ和Ⅱ,两刚片通过链杆AC 、BE 和D 处的支座链杆相连,三根链杆相交于一点O ,故该体系为几何瞬变体系。
【解析】A【答案】如图2-3所示,把大地看成刚片3,刚片1和2形成瞬铰(1,2),刚片1和3形成瞬铰(1,3),刚片2和3形成无穷远处瞬铰(2,3),三个铰不共线,因此是无多余约束的几何不变体系。
【解析】2.图2-4(a )所示体系的几何组成是( )。
[武汉大学2012研、郑州大学2010研、华南理工大学2007研、河海大学2007研]A .无多余约束的几何不变体系B .几何可变体系C .有多余约束的几何不变体系D.瞬变体系图2-4三、填空题1.图2-5所示体系是几何________变体系,有________个多余约束。
[重庆大学2006研]图2-52.如图2-6(a )所示体系的几何组成为________体系。
[南京理工大学2011研]图2-6A【答案】鉴于刚片与构件可以等效互换,所以可将图2-4(a )所示体系替换为图2-4(b )所示体系,然后通过依次去除C 支座链杆与CE 杆、D 支座链杆与DE 杆所组成的二元体,以及二元体A-E-B 后,可知原体系为无多余约束的几何不变体系。
第5章虚功原理与结构位移计算5.1 复习笔记一、应用虚力原理求刚体体系的位移1.推导位移计算一般公式的基本思路推导过程的基本思路是“化整为零和积零为整”:把结构的整体变形分解为局部变形,应先用刚体体系的虚力原理导出局部变形时的位移公式,然后应用叠加原理,导出整体变形时的位移公式。
2.结构位移计算概述(1)计算结构位移的目的①验算结构的刚度;②为超静定结构的内力分析打下基础。
(2)产生位移的原因①荷载作用;②温度变化和材料胀缩;③支座沉降制造误差。
3.应用虚力原理求刚体体系的位移——单位荷载法例如,图5-1-1(a)中的静定梁,支座A向上移动一个已知距离c,现在拟求B点1的竖向位移 。
图5-1-1位移状态已给定,力系则可根据我们的意图来虚设。
在拟求位移∆的方向设置单位荷载,根据平衡条件,可得支座A 的反力R1F =ba-,图5-1-1(b )中的虚设平衡力系在实际刚体位移上作虚功,虚功方程为可以求解出 1=b c a∆在拟求的位移∆方向虚设单位荷载,并利用平衡条件求出与1c 相应的支座反力R1F 。
这个解法称为单位荷载法。
4.支座移动时静定结构的位移计算 归纳求解步骤如下:(1)沿拟求位移Δ方向虚设相应的单位荷载,并求出单位荷载作用下的支座反力;(2)令虚设力系在实际位移上作虚功,建立虚功方程R 10K K F c ∆⋅+∑⋅=(3)由虚力方程,解出拟求位移二、结构位移计算的一般公式——单位荷载法1.局部变形时静定结构的位移计算举例图5-1-2(a)所示悬臂梁在B处两个相邻截面有相对转角θ。
试求A点的竖向位移Δ。
图5-1-2解:图5-1-2(a)中的实际位移状态可改用图5-1-2(b)来表示。
这里,在B处加铰,把实际位移状态明确地表示为刚体体系的位移状态。
为了求未知位移Δ,可虚设力系如图5-1-2(c)所示。
这里,在A点沿拟求位移Δ的方向虚设单位荷载。
此外.在铰B处还必须虚设一对弯矩根据平衡条件可求出均数值如下令图5-1-2(c)中的平衡力系在图5-1-2(b)中的实际位移上作功,可写出虚功方程如下解得由此看出,位移Δ与截面相对转角θ成正比,它们之间的比例系数正好就是虚设单位荷载在该截面引起的弯矩。
第1章绪论1.1复习笔记一、结构力学的学科内容和教学要求1.结构建筑物、工程设施中承受和传递荷载而起骨架作用的部分。
从几何角度上可分为杆件结构、板壳结构、实体结构三类。
2.结构力学研究内容(1)结构力学的研究对象,主要是杆件结构;(2)结构力学的研究任务,是根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动力反应,以及结构的组成规律和受力性能;(3)结构力学的研究方法,包含理论分析、实验研究和数值计算三个方面;(4)结构力学的基本方程,包含力系的平衡方程或运动方程、变形与位移间的几何方程和应力与变形间的物理方程(本构方程)。
3.能力培养包括分析能力、计算能力、自学能力、表达能力。
二、结构的计算简图和简化要点1.结构的计算简图计算中需要寻求一个简化的图形来代替实际结构,这个图就称为结构的计算简图。
它的确定原则:(1)从实际出发,即要反映结构的主要受力特征;(2)分清主次,略去细节,以便于计算。
2.简化要点(1)结构体系,常略去次要空间约束,简化为平面结构计算;(2)杆件用轴线简化,杆件间的连接区用结点表示,杆长用结点间距离表示,荷载作用点也转移到轴线上;(3)杆件间的连接区,根据实际情况简化为铰结点或刚结点;(4)结构和基础连接,一般简化为滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座;(5)材料性质,一般简化为连续、均匀、各向同性、完全弹性或弹塑性的材料;(6)荷载,均简化为作用在杆件轴线上,分为集中荷载和均布荷载。
三、杆件、杆件结构、荷载的分类1.杆件通常分为梁、拱、桁架、刚架、组合结构。
2.杆件结构(1)根据空间特性,分为平面结构和空间结构;(2)根据计算特性,分为静定结构、超静定结构。
3.荷载(1)根据作用时间,分为恒载和活载;(2)根据作用性质,分为静力荷载和动力荷载。
四、学习方法(1)加——广采厚积,织网生根(博学);(2)减——去粗取精,弃形取神(学识);(3)问——知惑解惑,开启迷宫(学问);(4)用——实践检验,多用巧生(学习);(5)创新——觅真理立巨人肩上,出新意于法度之中(读破)。
第16章结构的极限荷载16.1 复习笔记一、概述1.弹性设计方法以许用应力为依据确定截面的尺寸或进行强度验算的作法。
缺点:没有考虑材料的塑性特性,不经济。
2.塑性设计方法考虑材料塑性变形,确定结构破坏时所能承担的荷载,以此为依据得到容许荷载的方法。
3.基本假设(1)材料是理想的弹塑性材料;(2)满足平面截面假定;(3)忽略剪力和轴力对极限弯矩的影响。
二、极限弯矩、塑性铰和极限状态1.极限弯矩和极限状态以图16-1理想弹塑性材料的矩形截面梁处于纯弯矩状态为例:图16-1图(b ):弹性阶段,弯矩M 为:——屈服弯矩;图(c ):弹塑性阶段,部分为弹性区;图(d ):塑性流动阶段,。
弯矩M 为:——极限弯矩。
2.塑性铰塑性铰:弯矩达到极限弯矩时的截面。
塑性铰的特点(与机械铰的区别):(1)普通铰不能承受弯矩,塑性铰能够承受弯矩; (2)普通铰双向转动,塑性铰单向转动; (3)卸载时,机械铰不消失,当时,塑性铰消失;(4)随荷载分布而出现于不同截面。
3.破坏机构当结构在荷载作用下形成足够多的塑性铰时,结构(整体或局部)就会变成几何可变体系。
称这一可变体系为破坏机构,简称机构。
u qq注意事项:(1)不同结构在荷载作用下,成为机构,所需塑性铰的数目不同; (2)不同结构,只要材料、截面积、截面形状相同,极限弯矩一定相同;(3)材料、截面积、截面形状相同的不同结构,不一定相同。
三、超静定梁的极限荷载1.超静定梁的破坏过程和极限荷载的特点静定梁:只要一个截面出现塑性铰,梁就成为机构,丧失承载力以致破坏。
超静定梁:具有多余约束,必须出现足够多的塑性铰,才能使其成为机构,丧失承载力以致破坏。
以图16-2等截面梁来说明。
图16-2图(b )为弹性阶段()的M 图,A 截面弯矩最大;后,塑性区在Aσ=⋅u s u M W u q附近形成并扩大,在A截面形成第一个塑性铰,M图如(c)图;继续增加,荷载增量引起的弯矩增量图相应于简支梁的弯矩图,如图(d),第二个塑性铰出现在C截面,梁变成机构。