结构力学第三章习题及答案

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静定结构计算习题

3—1 试做图示静定梁的M 、F Q 图。

解:首先分析几何组成:AB 为基本部分,EC 为附属部分。 画出层叠图,如图(b )所示。

按先属附后基本的原则计算各支反力(c)图。 之後,逐段作出梁的弯矩图和剪力图。

3—3 试做图示静定刚架的内力(M

、F Q 、F N )图,并校核所得结果。

36.67KN

15KN •m 20KN

M 图(单位:KN/m )

13.3

23.3

13.33

F Q 图(单位:KN )

解:(1)计算支反力

F AX =48kN (→) M A =60 KN •m (右侧受拉) (2)逐杆绘M 图 (3)绘F Q 图 (4)绘N 图

(5)校核: 内力图作出后应进行校核。(略)

3—7 试做图示静定刚架的内力(M 、F Q 、F N )图,并校核所得结果。

解:(1)计算支反力

F AX =20kN (←) F AY =38kN(↑) F BY =62kN(↑) (2)逐杆绘M 图 (3)绘F Q 图

B

C

M 图(单位:KN/m ) F Q 图(单位:KN )

30

30

F AX F N

图(单位:

60

20

(4)绘N 图

(5)校核: 内力图作出后应进行校核。(略)

3—9 试做图示静定刚架的内力(M 、F Q 、F N )图,并校核所得结果。

解:(1)计算支反力

F AX =0.75qL (←) F AY =-0.25qL( ) F BY =0.25qL(↑) (2)逐杆绘M 图 (3)绘F Q 图 (4)绘N 图

(5)校核: 内力图作出后应进行校核。(略)

3—11试做图示静定刚架的内力(M 、F Q 、F N )图,并校核所得结果。 解:(1)计算支反力

F BX =40KN (←) F AY =30KN (↑) F BY =50kN(↑) (2)逐杆绘M 图 (3)绘F Q 图 (4)绘N 图

(5)校核: 内力图作出后应进行校核。(略)

C

(a )

q

BY 2

3—17 试求图示抛物线三铰拱的支座反力,并求截面D 和E 的内力。

解:1、由已知设抛物线方程为y=ax 2

+bx+c

坐标系如图(a )所示,有图可以看出, x=0 y=0;x=10 y=4;x=20 y=0 可以求得

B

C

D

E

100K

5m

5m

5m

5m

20KN/m

4m

Y

X

(a)

40KN

m

y y m x x y x x y D D D 34.0'554252'542512===+

-=+-=20KN/m

A B

C

D

E

F

4m

2m

2m

2m 80

80

120

120

80

M 图(单位:KN/m )

30

50

40

40

F Q 图(单位:KN )

40

50

F N 图(单位:KN )

2、计算支反力

首先,考虑三铰拱的整体平衡。

由 ∑MB=0 及∑MA=0 得F AY =F BY =100KN 由 ∑X=0 可得 H AX =H BX =F H

取左半拱为隔离体,由∑MC=0 H AX =H BX =F H =125KN 3、

4、求D 、E 点的内力

3—18 试用节点法计算图示桁架中各杆的内力。 解:(1)首先由桁架的整体平衡条件求出支反力。 (2)截取各结点解算杆件内力。

m

y y m

x E E E 34.0'15=-==928

.0cos 371.0sin ==D D ϕϕ928

.0cos 371.0sin =-=E E ϕϕKN 1000=左QD F KN 00=右QD F KN

500E -=Q F KN

5005100M 0D =⨯=KN

3755.25101010015100M 0

E

=⨯⨯-⨯-⨯=KN y F M D H D 1253125-500*M 0D =⨯=-=KN F F F D H D QD QD 4.46sin cos 0=-=ϕϕ左左KN y F M E H E 03125-375*M 0

E =⨯=-=KN

F F F D H D QD QD

4.46sin cos 0-=-=ϕϕ右右KN F F F D H D QD D 1.153cos sin 0N =+=ϕϕ左左116cos sin 0N =+=D H D QD D F F F ϕϕ右右KN F F F E H Q Q 0sin cos E 0E E =-=ϕϕKN

F F F H E Q 6.134cos sin E 0E NE =+=ϕϕ

F N78=

F N81=-5

F N12N81

F X17

分析桁架的几何组成:此桁架为简单桁架,由基本三角形345按二元体规则依次装入新结点构成。由最后装入的结点8开始计算。(或由8结点开始)

然后依次取结点7、2、6、3计算。到结点5时,只有一个未知力F N54,最后到结点4时,轴力均已求出,故以此二结点的平衡条件进行校核。

3—19 试用截面法求3—18中杆23、62、67的内力。

解:支反力已求出。作截面Ⅰ-Ⅰ,取左部分为隔离体。由06=∑M 得

031545.22432=⨯+⨯-⨯-N F 得 F N32=-11.25KN

同理由02=∑M 得 得 F N67=3.75KN

把F N62 沿力的作用线平移到2点,并分解为水平力F X62和竖向力F Y62 由0=∑X F 0=∑Y F 得F X62=7.5KN F Y62=10KN

F 4X F 5X 5kN 5kN 5kN

F 4X F 5X

Y62