结构力学计算

问答题1、何谓自由度？WW0的体系是否几何可变？所谓自由度，是指体系运动时所具有的独立运动方式数目，也就是体系运动时可以独立变化的几何参数数目，或者说确定体系位置所需的独立坐标数目。W=0,表明体系具有成为几何不变所需的最少联系数目。但是否几何不变要看联系布置是否得当。W0；荷载右移，Ftana0RiiRiiS为极小值时应有：荷载左移，Ftana0RiiRii12、对称结构中，对称荷载和反对称荷载产生的内力是否对称？对称荷载产生的弯矩、轴力是对称的，反对称荷载产生的剪力是对称的。13、最不利荷载位置，临界荷载，临界位置的概念？使某一量值发生最大（或最小）值的荷载位置，即最不利荷载位置。把能使FRitans变号的集中荷载称为临界荷载，此时的荷载位置称为临界位置。14、什么是强度、刚度、稳定性？强度：构件抵抗破坏的能力。刚度：构件抵抗变形的能力。稳定性：构件保持原有平衡状态的能力。15、对于杆系结构或板结构，简述能量法相对于各种解析法的优点。力法和位移法的物理概念清晰，适于手算。力法适于求解超静定次数较低的结构，而位移法可求解超静定次数较高的结构。矩阵法适用于大型计算。相对于它们来说，能量法物理概念清晰，适于公式推导，可用于求解线性、非线性、弹塑性问题。（不准确）16、举例说明结构分析中，对称性的利用。力法求解超静定问题时，如果作用在结构上的荷载是正对称的，则只有正对称的多余未知力；如果作用在结构上的荷载是反对称的，则只有反对称的多余未知力。由上述可知:对称结构在正对称荷载作用下，其内力和位移都是正对称的；在反对称荷载作用下，其内力和位移都是反对称的。17、矩阵位移法中，建立了结构刚度矩阵之后，为什么需要引入支承约束条件才能求解？结构刚度矩阵未考虑支承条件，结构存在任意的刚体位移。结构刚度矩阵是奇异的，其逆矩阵不存在。故要引入支承条件，消除刚体位移和奇异性。而支承条件又是结构的构成要素。18、零力杆既然啊不受力，为什么在实际结构中不把它去掉？不去掉零力杆的理由是保持结构体系几何不变，满足多种荷载工况。19、位移法的基本未知量是什么？在位移法中，基本未知量是各结点的角位移和线位移。计算时，应首先确定独立的结点角位移和线位移的数目。20、位移法基本方程的物理意义是什么？位移法基本方程的物理意义是：基本结构在荷载等外因和各结点位移的共同作用下，每一个附加联系上的附加反力矩或附加反力都应等于零。（用位移表示力的平衡方程）21、力法方程式组的物理意义是什么？力法基本方程的物理意义是：基本结构在全部多余未知力和荷载共同作用下,在去掉各多余联系处沿各多余未知力方向的位移，应与原结构相应的位移相等。（用力表示的变形协调方程）22、简述杆系结构分析计算的力法、位移法、能量法、矩阵法的优缺点。力法和位移法的物理概念清晰，适于手算。力法适于求解超静定次数较低的结构，而位移法可求解超静定次数较高的结构。能量法物理概念清晰，适于公式推导，可用于求解线性、非线性、弹塑性问题。矩阵法适用于大型计算。23、什么是合理拱轴线？拱与曲梁有何区别？合理拱轴线：使拱截面内弯矩及剪力为零，只有轴力，正应力均匀分布时的拱轴线。区别：二者约束不同，拱的约束可承受水平推力，曲梁的约束不行。24、矩阵位移法中，结构刚度矩阵（总刚度矩阵）有哪些特点？对称性、奇异性、带宽性、半正定性25、静定结构“静力解答的唯一性”的含义是什么？只有静定结构，全部反力和内力可由平衡条件确定，在任何给定荷载下，满足平衡条件的反力和内力的解答只有一种，而且是有限的数值。26、简述矩阵位移法的计算步骤。对结点和单元编号，选定整体坐标系和局部坐标系。计算出各杆的单元刚度矩阵。形成结构原始刚度矩阵。计算固端力、等效结点荷载及综合结点荷载。引入支承条件，修改结构原始刚度方程。解算结构刚度方程，求出结点位移。计算各单元杆端力。27、单元刚度矩阵中，元素K.的力学含义是什么？（2007以前的题）ij单元刚度矩阵中每一元素的物理意义就是当其所在列对应的杆端位移分量等于1（其余杆端位移分量均为零）时，所引起的其所在行对应的杆端力分量的数值。28、为什么一般工程结构都必须是几何不变体系？应避免采用瞬变体系和接近瞬变的体系？（2007以前的题）一般工程结构都必须是几何不变体系，而不能采用几何可变体系，否则将不能承受任意荷载而维持平衡。瞬变体系即使在很小的荷载作用下也会产生巨大的内力，从而可能导致体系的破坏。另一方面，瞬变体系的位移只是在理论上为无穷小，实际上在很小的荷载作用下也会产生很大的位移，所以工程结构中应避免采用瞬变体系和接近瞬变的体系。29、为什么对于静定结构可以说，没有荷载就没有内力？（2007以前的题）当荷载为零时，零内力状态能满足结构所有各部分的平衡条件，对于静定结构，这就是唯一的解答。因此，可以断定除荷载外其他任何因素均不引起静定结构的内力。30、在竖向荷载作用下，三铰平拱合理拱轴线的纵坐标y与相应简支梁弯矩图的竖标有什么关系？为什么？（2007以前的题）在竖向荷载作用下，三铰平拱任一截面的弯矩可由M=M0-FHy计算，故合理拱轴线方程可由M=M0一FHy=0求得，y=Mo/FH。由此表明，在竖向荷载作用下，三铰拱合理拱轴线的纵坐标y与相应简支梁弯矩图的竖标成正比。