结构力学名词解释问答题东北大学考研

第1页第一章1-1什么是结构：房屋、桥梁、隧道、大坝等用以担负预定任务、支撑荷载的建筑物。结构力学的研究对象主要是杆系结构，其主要任务是:1、研究结构在荷载等因素作用下的内里和位移的计算。2、研究结构的稳定计算，以及在动力荷载作用下的动力反应。3、研究结构的组成规则和合理形式等问题。1-2什么是荷载：作用在结构上的主动力。按作用时间分：恒载和活载按作用位置分：固定荷载和移动荷载按产生的动力效应大小：静力荷载和动力荷载静力荷载：是指大小、方向和位置不随时间变化或者变化很缓慢的荷载，它不致结构产生显著的加速度，因而可以略去惯性力的影响。动力荷载：是指随时间迅速变化的荷载，它将引起结构振动，使结构产生不容忽视的加速度，因而必须考虑惯性力的影响。1-4什么是结构的计算简图：对实际结构加以简化，表现其主要特点，略去次要因素，用一个简化的图形来代替实际结构，这个图形就是结构的计算简图。如何结构的计算简图：1杆件的简化：常以其轴线代表。2支座和结点简化：3荷载的简化：常简化为集中荷载及线分布荷载。4体系的简化：将空间结构转化为平面结构。1-5支座：把结构和基础联系起来的装置。1）活动铰支座2）固定铰支座3）固定支座4）滑动支座结点：结构中杆件相互连接处。刚结点、铰结点、组合结点。1-6按照几何特征分：杆系结构、薄壁结构、实体结构杆系结构受力特性：梁：是一种受弯构件，轴线通常为直线，当荷载垂直于梁轴线时，横截面上的内力只有弯矩和剪力，没有轴力。拱：拱的轴线为曲线且在竖向荷载作用下会产生水平反力（推力），这使得拱比跨度、荷载相同的梁的弯矩及剪力都要小，而有较大的轴向压力。刚架：由直杆组成并具有刚结点，各杆均为受弯杆，内力通常是弯矩、剪力、轴力都有桁架：由直杆组成，但所有结点均为铰结点，当只受到作用于结点的集中荷载时各杆只产生第2页轴力组合结构：由桁架和梁或者桁架和钢架组合在一起的结构有些只受轴力，另一些同时还承受着弯矩和剪力悬索结构：主要承重构件为悬挂于塔、柱上的缆索，只受轴向拉力。静定结构：若在任意荷载作用下，结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定，这样的结构便称为静静结构。超静定结构：若只靠静力平衡条件还不能确定全部反力和内力，还必须考虑变形条件才能确定。第二章平面体系的机动分析几何不变体系：受到任意何在作用时，若不考虑材料的变形，其几何形状和位置均能保持不变几何可变体系:若不考虑材料的变形，在很小的荷载作用位置下，也会发生机械运动而不能保持原来的几何形状或位置。机动分析(几何构造分析):在设计结构和选取计算简图时，首先必须判别它是否几何不变，从而决定是否采用，这一工作称为一刚片:一根杆或者已经判明是几何不变的部分看成一个刚体，又称为刚片链杆：刚性的杆件，一个链杆相当于一个约束。自由度:体系运动是所具有的独立运动方式的数目，也就是可以独立变化的几何参数数目，或者确定体系所需的独立坐标数目。约束(联系):限制运动的装置。单铰：连接两个刚片的铰。复铰：同时连接两个以上刚片的铰多余联系：在体系中加入一个联系，而不能减少体系的自由度。这种联系称为多余联系W=3m-(2h+r)m:刚片数h:单铰数r:支座链杆W=2j-(b+r)j:结点数b:杆件数r:支座链杆数W0,表明体系缺少足够的联系，因此肯定是几何不变体系。W=0表明体系具有成为几何不变所需的最少联系数目。（没有多余联系为几何不变，有多余联系为几何可变）W0表明体系在联系数目上还有多余，体系具有多余联系。（是否不变要看是否布置得当）几何不变的组成规则：1三刚片规则三刚片用不在同一条直线上的三个单铰两两相连，组成的体系是几何不变的，且没有多余联系2.二元体规则在一个刚片上增加一个二元体，仍未几何不变体系，且没有多余约束。3.两刚片规则两个刚片用一个铰和一.根不通过此铰的链杆相联,为几何不变体系,而且没有多余联系;或者两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相联，为几何不变体系，而且没有多余联系。虚铰：联结两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰，不过这个铰的位置是随着链杆的转动而改变的，这种铰称为虚铰2-4瞬变体系第3页瞬变体系：这种原为几何可变，经微小位移后即转化为几何不变的体系，称为瞬变体系常变体系：经微小位移后仍能继续发生刚体运动的几何可变体系称为常变体系2-6三刚片中虚铰在无穷远的情况1.一铰无穷远无穷远虚铰的两平行链杆和另两铰连线不平行，则几何不变。平行则瞬变，平行且等长则常变。2.两铰无穷远组成两无穷远铰的四根链杆互不平行，则几何不变。平行则瞬变，平行且等长为常变3.三铰均无穷远不等长为瞬变，等长为常变。瞬变体系在在荷载作用下内力为无穷大。静定结构的几何构造特征是：几何不变且无多余约束。第三章静定梁与静定钢架绘制内力图的步骤1)求反力(悬臂梁可不求反力)。(2)分段。凡外力不连续点均应作为分段点，如集中力及力偶作用点、均布荷载的起讫点等。这样，根据外力情况就可以判定各段梁的内力图形状。(3)定点。根据各段梁的内力图形状，选定所需的控制截面，用截面法求出这此截面的内力值，并在内力图的基线上用竖标绘出。这样，就定出了内力图上的各控制点。(4)连线。根据各段梁的内力图形状，将其控制点以直线或曲线相连。对控制点间有荷载作用的情况,其弯矩图可用区段叠加法绘制。叠加原理：叠加原理是指由几个外力(包括荷载、支座位移、温度变化等)同时作用所引起的某一参数(内力或位移)就等于每个外力单独作用时引起的该参数值之和。简支斜梁当荷载、杆长相同时，支座方向的改变对弯矩、剪力图无影响。只对轴力有影响。内力图的特点：(1)计算内力时，所取截面应垂直于杆轴，内力假设为正方向。(2)内力图的竖标应垂直于杆轴绘制。(3)直杆在无荷载的区段(但杆件有剪力)，M图为斜直线)，Fg图为一平行于杆轴的直线(4)在集中力作用点处，M图有折角，且凸向与Fp方向相同，剪力有突变，其差值等于该集中力大小。(5)在有均布荷载的区段，M图为抛物线，且凸向与Fq方向相同，Fa图为斜直线(6)在集中力偶m作用处，剪力无变化，M图有突变，突变量为m,，突变后M图如同一根绷紧的橡皮筋受力偶后的形状，其两侧M图切线互相平行。(7)由两杆相交组成的刚结点无外力偶作用时，该点处两杆端弯矩值相等，且为同侧受拉;若有外力偶作用，则两杆弯矩不再相等，而是与外力偶相平衡。(8)铰支座(铰结点)和悬臂湍无外力偶作用时，该处弯矩为零;有外力偶作用时，该处弯矩大小等于外力偶，并可根据力偶的转向直接确定杆件的受拉侧。(9)杆端无剪力，杆件又无横向荷载，则此杆各截面弯矩为零或常数。第4页（10）在主从型结移中，作用在基本部分上的荷载，对附属部分不产生内力，而作用在附属部分上的荷载通常会对基本部分产生内力。(11)两端铰接的直杆，若跨内无横向荷载，则该杆只受轴力，应注意:跨内横向荷载不包括结点集中力。用弯矩叠加作图时，为什么是竖标的叠加而不是图形的叠加？因为在同一点截面上的竖标值代表的是不同荷载作用下该截面的弯矩值（此时弯矩图是针对荷载画出的的弯矩图形），用叠加法做弯矩图时，要把不同截面的弯矩值相加才是原结构在原荷载下的弯矩值，得出的图形才是真正的弯矩图，所以不能拼和图形。1.为什么对静定结构进行受力分析时只考虑平衡条件，而不考虑变形条件？结果是否唯一？静定结构只在荷载作用下产生内力，在其他因素下只引起位移与变形，不产生内力3.为什么直杆上任一区段的弯矩图都可以用简支梁叠加法来做？其步骤如何？直杆在一区段受力与相应简支梁完全相同。其步骤为;先求任一一区段起点与终点的弯矩，如果先用虚直线连接，若该段无荷载，直线连接两端弯矩既为弯矩图，如果该段有荷载，连接两点，再叠加相应简支梁的弯矩图，即为该段弯矩图。2.叠加原理的应用条件：内力计算时应满足小变形。位移计算及超静定结构内力计算时还应该服从胡克定律，即材料是线弹性的。2.怎样根据静定结构的几何构造情况来确定计算反力的顺序及方法?支座（约束）反力计算应该按结构组装（或几何组成）的相反顺序进行3.当不求或者少求反力而迅速做弯矩图时有哪些规律可以利用？1、有悬臂部分及简支梁部分，其弯矩图可先画出。2、充分利用弯矩图的形状特性（直杆的无荷载区段弯矩图为直线和铰处弯矩为零）3、刚结点的力矩平衡条件。4、区段叠加法作弯矩图。5、外力与杆轴重合时不产生弯矩，外力与杆轴平行及外力偶产生的弯矩为常数。6、对称性的利用4.怎样根据弯矩图来画剪力图？进而怎样求轴力图及支座反力？当弯矩为直线时弯矩的斜率等于剪力大小，若弯矩图是从基线顺时针转，则剪力为正。5.为什么对于静定结构来说：没有荷载就没有反力？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。6.静定结构的内力和反力与杆件的刚度是否有关？静定结构的内力和反力与杆件的刚度无关第5页7.静定结构的特性是什么1静力解答的唯一性。在任何定荷载下，满足平衡条件的内力和反力只有一种，而且是有限的数值2在静定结构中，除荷载作用外，其他任何原因如温度变化、支座位移、材料收缩、制造误差等均不产生内力3平衡力系的影响。当由平衡力系组成的荷载作用于静定结构的某一本身为几何不变的部分上时，则只有此部分受力，其余部分的反力和内力均为零。4荷载等效变换的影响。合力相同(即主矢及对同一点的主矩均相等)各种荷载称为静力等效的荷载。等效变换是指将一种荷载变换为另一种静力等效的荷载。当作用在静定结构的某一本身几何不变部分上的荷载在该部分范内作等效变换时，则只有该部分的内力发生变化，而其余部分的内力保持不变。9.静定结构的概念、特点？（小册子P10）没有多余约束的几何不变体系。特点：在任意荷载作用下，所有约束反力和内力都可由静力平衡方程唯一确定8.多跨静定梁定义、内力特点？（小册子P15）若干个单跨梁用铰接联结而成的静定结构。特点：(1)当多跨静定梁的附属部分上有外荷载时，该外荷载将使该附属部分产生内力，并传给它以下的基本部分使其也产生内力。(2)当在其基本部分上有外荷载时，该外荷载仅使该基本部分(及以下)产生内力，对其上的附属部分不产生内力。静定平面钢架定义、特点？计算步骤?（小册子P18）定义:刚架一般指由若干横杆(梁或斜梁)、竖杆(柱)构成的，其主要特点是具有刚结点，可围成较大空间的结构形式。刚架的杆件是以弯曲变形为主的梁式杆第四章静定拱拱是轴线(截面形心的连线)为曲线并且在整向荷载作用下会产生水平反力的结构。推力：竖向荷载作用产生的水平推力。拱和梁的区别：推力是否存在。拱轴线：拱身各横截面形心的连线称为拱轴线。拱趾：拱的两端支座处跨度：两拱趾间的水平距离起拱线：两拱趾的连线拱顶：拱轴上距起拱线最远的一点拱高：拱顶至起拱线之间的竖直距离称为拱高。高跨比：拱高与跨度之比f/l称为高跨比。拱趾在同一水平线上的拱称为平拱，不在同一水平线上的称为斜拱。三铰拱的反力之与荷载及三个铰的位置有关，而与拱轴线的形状无关反力与轴线无关，内力与轴线有关，当拱上所有的截面的弯矩都等于零，材料得以最充分的利用，此时的拱轴线称为合理拱轴线第6页第五章静定平面桁架结点法：所取隔离体只包含一个结点，就称为结点法。截面法：隔离体不止包含一个结点。结点法简化：1、两杆交于一点，若结点无外荷载，则两杆的内力都为零。2、三杆交于一点，其中两杆共线，若结点无外荷载，则第三杆是零杆，而共线的两杆内力大小相等，且性质相同(同为拉力或压力)。3、四杆交于一点，其中两两共线，若结点无外荷载，则在同直线上的两杆内力大小相等，且性质相同。4、对称结构在正对称荷载作用卞，对称轴处的K形结点若无外荷载作用，则斜杆为零杆。5、对称结构在反对称荷载作用下，正对称的未知力为零。6、对称结构在反对称荷载作用下，对称轴处沿对称轴方向的杆为零杆。各式桁架比较：1)平行弦桁架的内力分布不均匀，,弦杆内力向跨中递增2、抛物线形桁架的内力分布均匀，因而在材料使用上最为经济。但是构造上有缺点，构造较复杂。3、三角形希架的内力分布也不均与，弦杆内力在两端最大1、桁架的