结构力学第四章习题及答案
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静定结构的位移计算习题
4—1 (a)用单位荷载法求图示结构B 点的水平位移
解:
1. 设置虚拟状态选取坐标如图。
2. M P 图和 如图示
3. 虚拟状态中各杆弯矩方程为
实际状态中各杆弯矩方程为 M P =F P x
4. 代入公式(4—6)得 △
实际状态
虚拟状态
5F P
l 1 5
M P 图
图
M 图M x
M =1
4101211811
1EI F EI x F x EI x F x EI dx M M P
l l P l P P =
⨯⨯+⨯⨯=∑⎰⎰⎰
BH
=
(←)
4—1 (b)单位荷载法求图示刚架B点的水平位移
解:
1. 设置虚拟状态选取坐标如图。
2. M
P
图和如图示
3. 虚拟状态中各杆弯矩方程为
BD:
DC:
CA:
实际状态中各杆弯矩方程为
BD: M
P
=0
DC: M
P =40x
图M
x
M=
3
=
M
x M-
=3
CA: M P =160+5x 2
4. 代入公式(4—6)得 △
BH
=
4—2试求图示桁架结点B 的竖向
3
状态
P
图
M 3KN
340KN •
3KN
3KN
)
(833.05160)3(40306012
401301
←=+⨯-+⨯+*=∑⎰⎰⎰⎰cm EI x x x EI x EI x EI dx
M M P
位移,已知桁架各杆的EA =21×104
KN 。
解:虚拟状态如图示。
实际状态和虚拟状态所产生的杆件内力均列在表4—1中,根据式4—7可得结点
B
实际
虚拟状态
的竖向位移为 表4—1中
)(768.010215.16124
↓=⨯•=∆cm KN
m KN BV
4—3 (a)、(b)试用图乘法求图示结构B处的转角和C处的竖向位移。
EI=常数。
(a )解:M P
图、单位力偶下作用
B
M=
M P 图
q
ql 2
1
M=
于B 点的1M 图、单位力下作用于C 点的2M 图
EI
ql ql l ql l EI B 3)21223232221(12
22=
⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=ϕ()
(b )解:M P 图、单位力偶下作用于B 点的1M 图、单位力作用于C 点的
2M 图
)2
183232421(122⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=ql l l ql EI B ϕ
=ql 3
/24EI(
)
)2
3242212832232421(1222ql ql l ql ql l ql l ql EI cv ⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=∆
= ql 4
/24EI(↓)
)(24)28522323
22213221(1422
2↑-=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-=∆EI ql
l ql l ql l l ql l l EI CV
C
(
q
q
l
(C )解:M P 图、单位力偶作用于B 点的1M 图、单位力作用于C 点时的
2M 图
EI
l F l
F l l F l EI P P P B 1223121122322121(12=
⨯
⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯-=ϕ()
)(122
31212
232221(12↓=⨯
⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯-=∆EI
l F l
F l l l F l l EI P P P cv F
4
l
l
l
l
F
F P
F P
M P 图
M 1图
M 2图
F
M
1
1
1l
l
l
4—4 (a )试求图示结构C 点的竖向位移。
解:M P 图、单位力作用于C 点的1M 图如右图
EI
m KN EI cv 318250)]43
1
732(270521
)731432(120521
2204324
32120421[13•=
⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=∆
(b )试求图
示结构C 点的竖向位移,另求A 点的竖
1
120KN
•
向位移。
解:M P 图、单位力作用于A 点时的1M 图、单位力作用于C 点时的2M 图
)
(11243824
438431↓=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=∆EI
q EI q EI q AV
EI q q EI q q q EI CV 67.53)832(1)283223223124212322821(21=
⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=
∆
q
4
4—5试求题3—10所示结构E 、F 两点的相对水平位
移Δ(E-F )H 。
EI=
常数。
解:
))(3342245332233402
54340241(1)(←→=⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=∆-EI
EI H F E
4—6 试求图
示结构A 点的竖向位移。
已知E=210Gpa,
A=12×10-4
m
2
,
I=36×10-6m
4
A
题4—
解:
)
(473.418.0283.4)54
575(1)243402312
3240421140432(12)2180321(41cm EA EI EI AV =+=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯⨯=∆。