结构力学2试卷及答案B.doc

- 1- 专业年级结构力学(二) 试题考试类型:开卷试卷类型: B卷考试时量: 120 分钟一、填空题:( 20 分,每题 5 分,共 4 题) 1、已知l =2m ,M u =300KNm ,则图1 示等截面静定梁的极限荷载________________________ 。 2 、请绘出图 2 示结构弯矩图,各杆 EI、l 均相同。 3、图3 示结构的原始刚度矩阵是______________________________________________ 。 4 、略去杆件自重及阻尼影响,图 4 示结构自振频率是______________________________ 。二、简答题:( 20 分,每题 5 分,共 4 题) 1 、什么是塑性铰,其与普通铰的区别是什么? 2 、矩阵位移法中何为单元分析?何为整体分析? 图 1图2 图 4 图3- 2- 3 、剪力分配法中,若荷载不是作用在柱顶,而是作用在竖柱上应如何处理? 4 、第一类失稳的特征、第二类失稳的特征分别是什么? 四、计算题:( 30 分,每题 15 分,共 2 题) 1、请用无剪力分配法绘制图 5 所示刚架的 M 图。图5- 3- 2、试求图 6 示刚架的自振频率和主振型。五、综合题:( 30 分,共 1 题) 图 6 - 4- 图 7所示刚架各杆 E、I、A 相同,且21000 l IA?, 试用矩阵位移法求其内力。( 提示: 为计算方便, 可暂设 E=I= l =q=1 , 待求出结点线位移、角位移、杆端轴力、剪力、弯矩后, 再分别乘上 EI ql 4 、 EI ql 3 、ql 、2ql 即可。)图7 - 5- 一、填空题:( 20 分,每题 5 分,共 4 题) 1、___ 200KN ___ 2、 3、??????????????????????????????????????????????????? 455 454 445 444 344 342 233 232 324 223 322 222 122 121 112 1 11000 00 000 0 000kk kkkk kk kkkkkk kk 。 4、35 6 ma EI 二、简答题:( 20 分,每题 5 分,共 4 题) 1 、答:截面的弯矩不能再增大,但弯曲变形可任意增长,这就相当于在该截面处出现了一个铰,我们称此为塑性铰。区别: 1 )普通铰不能承受弯矩,而塑性铰则承受极限弯矩 M u。2 )普通铰可向两个方向自由转动, 即为双向铰, 而塑性铰是单向铰, 只能沿弯矩方向转动, 当弯矩减小时, 材料则恢复弹性,塑性铰即告消失。 2 、答:单元分析:把结构离散成有限个较小的单元,分析单元的内力与位移之间的关系, 建立所谓单元刚度矩阵或单元柔度矩阵。整体分析: 把各单元集合成原来的结构, 使各单元满足原结构的几何条件、平衡条件, 从而建立整个结构刚度方程或柔度方程,以求解原结构的位移和内力。 3 、答: 1 )将结构分解为只有荷载单独作用和只有结点线位移单独作用两种情况。 2) 计算出荷载单独作用时结构的内力图及支座链杆上反力 F 1;将F 1 反号作用于只有结点位移单独作用的结构,并用剪力分配法计算其内力图。 3 )将两内力图叠加,即得剪力分配法中,荷载作用在竖柱上时最终内力图。 4 、答:第一类失稳特征:结构平衡形式即内力和变形状态发生质的突变,原有平衡形式成为不稳定的,同时出现新的有质的区别的平衡形式。第二类失稳特征: 平衡形式并不发生质变, 变形按原有形式迅速增长, 以致使结构丧失承载 M M/4 - 6- 能力。三、计算题:( 30 分,每题 15 分,共 2 题) 1 、解: 取反对称的半结构: 1 )计算 i ,令 24 2?? EI i AB14 ?? EI i BC43 3??? EI ii BE CD 2 )计算μ,15 2431121 12???????? BA?15 1431121 11???????? BC?15 12 431121 43???????? BE?13 14311 11?????? CB?13 12 4311 43?????? CD? 3 )计算 M F,80 2 440 2 ???????? Fl MM F CB F BC80 2 440 2 ???????? Fl MM F AB F BA 4 )分配与传递(反对称) (正对称,各杆弯矩皆为零,只有水平杆有轴力) DE- 7- 5 )计算 M 6 )绘 M图 2 、解: - 8- 1 )计算δ: EI lllll EI1536 11 64 93 264 932 5222 1 3 222 11???????????????????????????????? EI lllll EI512 64 3