《工程力学》作业参考答案.doc

工程力学作业1参考答案说明：本次作业对应于文字教材第03章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（每小题2分，共30分）在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。1三刚片组成几何不变体系的规则是（ B ）A 三链杆相连，不平行也不相交于一点 B 三铰两两相连，三铰不在一直线上C 三铰三链杆相连，杆不通过铰 D 一铰一链杆相连，杆不通过铰2在无多余约束的几何不变体系上增加二元体后构成（C ）A 可变体系B 瞬变体系C 无多余约束的几何不变体系D 有多余约束的几何不变体系3图示体系为（ D ） 。A 瞬变体系B 常变体系C 有多余约束的几何不变体系D 无多余约束的几何不变体系4下图所示平面杆件体系是何种杆件体系（ A ）A 常变B 瞬变C 不变且无多余联系D 不变且有一个多余联系5图示桁架有几根零杆（ D ）A 0B 2C 4D 66图1所示结构的弯矩图形状应为（ A ）7图示结构中C截面弯矩等于（ B ）A （上拉）； B （上拉）C （下拉）； D （下拉）8图示刚架杆端弯矩MBA等于（ A ）A 30kNm（左侧受拉）B 30kNm（右侧受拉）C 10kNm（左侧受拉）D 10kNm（右侧受拉）9下图所示伸出梁弯矩图的正确形状为（ C ）10图示刚架截面C右的弯矩等于（ D ）A （上侧受拉） B （下侧受拉）C （下侧受拉） D 011图示多跨静定梁的基本部分是（ B ）A AB部分 B BC部分 C CD部分 D DE部分12悬臂梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（ C ）A B C D 13对图（a）所示结构，按虚拟力状态图（b）将求出（D ） A 截面B的转角B 截面D的转角C BD两点间的相对移动D BD两截面间的相对转动14悬臂梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（ A ）A B C D 15图示虚拟状态是为了求（ B ）A A点线位移B A截面转角C A点竖向位移D A点水平位移二、判断题 （每小题1分，共10分） 你认为正确的在题干后括号内划“”，反之划“”。1两刚片用三链杆相连，且三链杆平行不等长，则构成瞬变体系。 （ ）2两刚片之间以三根链杆相连均能组成无多余约束的几何不变体系。 （ ）3图示体系，三刚片以共线的三个铰（A、B、C）相连，故构成几何瞬变体系（ ）4图示两个单跨梁，同跨度同荷载。但横截面形状不同，故其内力也不相同。（ ）5三铰拱水平推力的大小，不仅与拱高f有关，而且与拱轴线形状有关 （ ）6判断下列M图形状对否。（ ）7尽管拱高f，跨度l相同，但荷载不同，三铰拱的合理拱轴线也不同。（ ）8试判断下列弯矩图是否正确。（ ）9静定桁架位移的计算可以把积分公式改成求和运算，而静定刚架则不能（ ）10图示两根梁的内力相同，变形也相同。（ ）三、填空题 （每空2分，共20分）1定向支座的反力分量是一个力和 一个反力偶 。2连接两个刚片的单铰相当于 两 个约束。3平面内一点有 两 个自由度。4不能作为结构使用的是几何常变体系和 瞬变 体系。5图示多跨静定梁C截面弯矩= FPa/2 (上侧受拉) 。6在竖向荷载作用下，拱愈扁平，水平推力 愈大 。7图2所示刚架支反力FVA= qa/2 。图28判断图3所示桁架结构有 4 根零杆。图39求图3所示桁架a杆的内力FNa= 5kN （ 拉力 ）。10位移计算公式是由变形体虚功原理推出来的。四、计算题 （共40分）1作下图刚架的弯矩图（8分） 解：(1).求支座反力： FA= FB= m/a (2).作刚架的弯矩图 FA A m m a FB a a M图 FB y=0 2作下图刚架的弯矩图（8分）解：（1）.求支座反力：FA= FP/2 , FB= 3FP/2 . （2）.作刚架的弯矩图 FL F FL L 3FL/4 A B L/2 F/2 M图 FA FB 3绘图示刚架的弯矩图（8分）解：（1）求支座反力： FA= FB= ； （2）作刚架的弯矩图. m m L/2 B L/2 A F B M图 FA L 4绘制图示静定刚架弯矩图（8分）解：（1）求支座反力： FAx=ql, FA y=0 , FB=ql ； （2）作刚架的弯矩图。 qL qL2/2 q L qL2/2 FAx A B L/2 L/2 M图FA y F B 5试作图示刚架的剪力图与弯矩图（本题8分）。解：（1）求支座反力： FAx=20kN ， FA y=FB=10kN 。 方向如图 （2）作刚架的弯矩图：MEA=MEB= MBE= MBC=40 (内侧受拉) （3）作刚架的剪力图：AE段： Q=20kN EB段： Q=0 BC段： Q=-10kN CD段： Q=0 40 10 kN _ 2m 40 40 20 kN + 2m FAx A B M图 20 kN Q图 4m () FA y FB 工程力学作业2参考答案说明：本次作业对应于文字教材第4章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（每小题2分，共30分）在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。1力法计算的基本未知量为（ D ）A 杆端弯矩B 结点角位移C 结点线位移D 多余未知力2超静定结构在荷载作用下产生的内力与刚度（ B ）A 无关 B 相对值有关 C 绝对值有关 D 相对值绝对值都有关3图4所示结构的超静定次数为 （ D ） A 1 B 2 C 3 D 4图44力法方程中的系数代表基本体系在作用下产生的（ C ）A 次开发 B C 方向的位移 D 方向的位移5在力法方程的系数和自由项中（ B ）A 恒大于零 B 恒大于零 C 恒大于零 D 恒大于零6图5所示对称结构的等代结构为（ A ）7超静定结构在支座移动作用下产生的内力与刚度（ C ）A 无关 B 相对值有关 C 绝对值有关 D 相对值绝对值都有关8力法典型方程中的自由项是基本体系在荷载作用下产生的（ C ）A B C 方向的位移 D 方向的位移9下图所示对称结构的等代结构为（ D ） 10一结构的超静定次数等于结构中（ B ）A 约束的数目 B 多余约束的数目C 结点数 D 杆件数11力法的基本体系是（ D ）A 一组单跨度超静定梁 B 瞬变体系C 可变体系 D 几何不变体系12撤去一单铰相当于去掉了多少个约束（ C ）A 1个 B 3个 C 2个 D 4个13图示刚架的超静定次数为（C ）A 1次； B 2次； C 3次； D 4次14用力法计算超静定结构时，其基本未知量为（ D ） A 杆端弯矩 B 结点角位移 C 结点线位移 D 多余未知力15力法方程中的系数代表基本体系在作用下产生的（C ）A B C 方向的位移 D 方向的位移二、判断题 （每小题1分，共10分） 你认为正确的在题干后括号内划“”，反之划“”。1超静定次数一般不等于多余约束的个数。 （ ）2力法计算的基本体系不能是可变体系。 （ ）3同一结构选不同的力法基本体系，所得到的力法方程代表的位移条件相同。（ ）4同一结构的力法基本体系不是唯一的。 （ ）5同一结构选不同的力法基本体系所得到的最后结果是相同的。 （ ）6图示超静定结构去掉杆件、后为一静定梁，故它是三次超静定结构。（ ）7用力法计算超静定结构，选取的基本结构不同，所得到的最后弯矩图也不同。（ ）8用力法计算超静定结构，选取的基本结构不同，则典型方程中的系数和自由项数值也不同。 （ ）9在荷载作用下，超静定结构的内力分布与各杆刚度的绝对值有关。 （ ）10图示结构有两次超静定。 （ ）三、填空题 （每空2分，共20分）1确定超静定结构的次数时，若撤去一个单铰，相当于去掉 两个 约束。2超静定结构的几何组成特征是 有多余约束的几何不变体系 。3温度改变对超静定结构 产生 内力和反力。4力法基本结构是 无多余约束的几何不变体系 静定结构 。5超静定结构的内力不仅满足平衡条件，而且还要满足 位移协调 条件。6静定结构的反力和内力用 静力平衡条件 可全部求出。7力法的基本未知量是多余未知力，其典型方程是根据多余未知力处的 位移 条件建立的。8对称结构在对称荷载作用下内力中 弯矩、轴力是对称的， 剪力是反对称的 。9力法的基本体系是无多余约束的几何不变体系 。10力法的基本方程使用的是 位移协调条件；该方法只适用于解 超静定 结构。四、计算题 （共40分）1对下面图a所示的超静定结构，选图b所示的力法基本体系，要求（1）列出力法典型方程；（2）画，图；（3）求出各系数及自由项。（10分）解：（1）列出力法典型方程：（2），图如下； q 1 x1 1 x1=1 X2 x2=1 图 图 1 （3）求出各系数及自由项。（10分） MF图 2用力法计算图示刚架（求出系数及自由项列出方程即可）（10分）20kN/m 1 x1 x1=1 x2 基本体系 图 x 2=1 图 1解：（1）图示刚架为两次超静定结构，选力法基本体系如图，（2）列出力法典型方程： 22.5（3）作，图，求出各系数及自由项。 MF图 ; ; (4) 力法典型方程为： 3建立图示结构的力法方程（不求解）。（10分）解：（1）这是一个对称刚架，取半结构如图所示。 （2）半刚架为两次超静定结构，选力法基本体系如图， q（3）列出力法典型方程： x1 （4）作，图，求出各系数及自由项。 X2 基本体系 1 1 x1=1 MF图 图 x2=1 图 1 （5）力法典型方程简化为：4用力法计算图示对称结构，并作弯矩图（EI=常数）。（10分）解：（1）这是一个对称刚架，取半结构如图（）所示。 （2）半刚架为一次超静定结构，选力法基本体系如图， 15 kN 15 kN 3m x1 x1=1 半刚架 基本体系 图 MF图 图（a） 图（b） 3m 60 （3）列出力法典型方程： (4) 作， 图，求出各系数及自由项。 24 24 M图（) (5)解方程得 kN 36 36 (6)用叠加法作弯矩图工程力学作业3参考答案说明：本次作业对应于文字教材第56章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（每小题2分，共30分）在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。1图示超静定结构结点角位移的个数是（ C ）A 2 B 3 C 4 D 52用位移法求解图示结构时，基本未知量的个数是（ B ）A 8 B 10 C 11 D 123图示超静定结构，结点线位移（独立）的个数是（ B ）A 0 B 1 C 2 D 3 4位移法典型方程实质上是（ A ）A 平衡方程 B 位移条件 C 物理关系 D 位移互等定理5位移法典型方程中的系数代表在基本体系上产生的（ C ）A B C 第i个附加约束中的约束反力 D 第j个附加约束中的约束反力6图6所示结构的位移法基本未知量数目为（ D ）A 2 B 3 C 4 D 6 7位移法基本方程中的自由项，代表荷载在基本体系作用下产生的（C ）A B C 第i个附加约束中的约束反力 D 第j个附加约束中的约束反力8图示超静定结构结点角位移的个数是（ B ）A 2 B 3 C 4 D 59用位移法求解图示结构时，基本未知量个数是（C ） A 1 B 2 C 3 D 410用位移法计算超静定结构时，其基本未知量为（ D ）A 多余未知力 B 杆端内力 C 杆端弯矩 D 结点位移11在位移法计算中规定正的杆端弯矩是（ A ）A 绕杆端顺时针转动 B 绕结点顺时针转动C 绕杆端逆时针转动 D 使梁的下侧受拉12力矩分配法的直接对象是（ A ）A 杆端弯矩 B 结点位移 C 多余未知力 D 未知反力13汇交于一刚结点的各杆端弯矩分配系数之和等于（ A ）A 1 B 0 C 1/2 D -114一般情况下结点的不平衡力矩总等于（ A ）A 汇交于该结点的固定端弯矩之和 B 传递弯矩之和C 结点集中力偶荷载 D 附加约束中的约束力矩15下图所示连续梁结点B的不平衡力矩为（ A ）A -10kNm B 46 kNmC 18 kNm D -28 kNm二、判断题 （每小题1分，共10分） 你认为正确的在题干后括号内划“”，反之划“”。1位移法典型方程中的主系数恒为正值，付系数恒为负值。（ ）2图示结构有三个位移法基本未知量。 （ ）3位移法典型方程中的主系数恒为正值，付系数可正可负。（ ）4位移法可用来计算超静定结构也可用来计算静定结构。 （ ）5位移法只能用于超静定结构。 （ ）6在力矩分配法中，结点各杆端分配系数之和恒等于1。 （ ）7图示结构中MAB=8kNm上拉。 （ ）8在力矩分配中，当远端为定向支座时，其传递系数为0 （ ）9在多结点结构的力矩分配法计算中，可以同时放松所有不相邻的结点以加速收敛速度。 （ ）10位移法只能用于静定结构。 （ ）三、填空题 （每空2分，共20分）1位移法基本体系是一组 单跨超静定梁 。2单跨超静定梁的形常数是指由杆端位移引起的 杆端力 。3图示刚架有 6 个角位移。4位移法的基本方程使用的是 平衡 条件；该方法可解 超静定结构与 静定 结构。5在力矩分配法中，当远端为铰支座时，其传递系数为 0 。6力矩分配法适用于连续梁和 无侧移刚架 。7在力矩分配法中，当远端为定向支座时，其传递系数为 1 。8图1所示连续梁BC杆件B端分配系数BC= 1/3 。图19图1所示连续梁B点各梁分配系数之和BA+BC= 1.0 。10图1所示连续梁BC杆件B端弯矩向C端传递的传递系数CBC= - 1。四、计算题 （共40分）1用位移法计算图示刚架并画M图（10分）解：此刚架具有一个角位移 ，取基本结构如图所示，位移法方程为=0； 作图得=5， 作MF图得=， 解方程得= 利用叠加法作最后M图。 B EI C q EI L q 基本结构 A MF图 L 4 2 图 M图 2用位移法计算图示刚架并画弯矩图（10分）解：1、基本未知量为结点B的转角2、在结点B施加转动约束，得基本体系如图（a）所示3、列力法方程+=04、计算系数及自由项 设=1，则=4=4，=2=2 =4=4，=2=2 图=32=6 图 作图及图 M图 =4+4+3=4+4+6=14=由、得=5、作M图=2=4+= =6=4= =2=3用力矩分配法计算连续梁画M图（10分） 杆端 AB BA BC CB CD DC S 4 4 4 6 0.5 0.5 0.4 0.6 MF 0 0 0 0 90.0 0 分 18 36 54 配 4.5 9 9 4.5 传 0.9 1.8 2.7 递 0.23 0.45 0.45 0.22 计 0.04 0.09 0.13 算 0.01 0.02 0.02 M 4.74 9.47 9.47 33.17 33.17 0 33.17 4.74 9.47 M图（） 4用力矩分配法计算图示连续梁并画弯矩图（10分）工程力学作业4参考答案说明：本次作业对应于文字教材第712章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（每小题3分，共30分）在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。1绘制影响线采用的是（ D ）A 实际荷载B 移动荷载C 单位荷载D 单位移动荷载2静定结构的影响线的形状特征是（ A ）A 直线段组成B 曲线段组成C 直线曲线混合D 变形体虚位移图3单元刚度矩阵中第一列元素的物理意义是（ B ）A 各杆端产生单位位移时，在1端产生的力B 1杆端产生单位位移时，在各杆端产生的力C 各杆端产生单位位移时，在各杆端产生的力 D 1杆端产生单位位移时，在1端产生的力4单元刚度矩阵表示的是（ B ）A 杆端力与荷载之间的刚度关系B 杆端力与杆端位移之间的刚度关系C 杆端力与结点力之间的刚度关系D 杆端力与结点位移之间的刚度关系5单元刚度矩阵中某元素Kij的物理意义是（ B ）A i端产生单位位移时，在j端产生的力B j端产生单位位移时，在i端产生的力C i端产生单位位移时，在i端产生的力D j端产生单位位移时，在j端产生的力6在弹性力学平面应力问题（xy平面）中，下列结论不正确的是（ D ）。A. ；B. ；C. ；D. ；7在弹性力学平面应变问题（xy平面）中，下列结论不正确的是（ B ）。 A. ；B. ；C. ；D. 和均为0。 8在弹性力学平面问题的几何方程中，正应变与位移分量的关系为AA ； B ； C ； D 。9在弹性力学平面问题的几何方程中，正应变与位移分量的关系为DA ； B ； C ； D 10 在弹性力学平面问题的几何方程中，剪应变与位移分量的关系为DA ； B ； C ； D 二、判断题 （共10分） 你认为正确的在题干后括号内划“”，反之划“”。1图示伸臂梁影响线如图示。（ ）（4分）2刚度矩阵中各元素的物理意义是单位力（偶）引起的位移。（ ）（4分）3 在弹性力学平面问题中，圆孔的孔边应力集中，不是因为圆孔的存在使得平板的截面面积减小所致。（ ）（2分）三、填空题 （每空2分，共20分）1单跨静定梁影响线的作法是（机动法），撤去相应约束，正向内力引起的 虚位移图 。2从形状上看连续梁影响线是 曲线 图形。3简支梁的剪力影响线为两条 平行 直线。4弯矩影响线竖标的量纲是 长度单位 。5单元刚度矩阵是 单元杆端力 与 单元杆端位移 间的关系矩阵。6矩阵位移法是适应 计算机发展的 要求，用矩阵分析表达的位移法。7单位杆端位移产生的单跨超静定梁的杆端力称为 形常数 。8弹性力学平面问题一般分为 平面应力 问题和 平面应变 问题。9按应力求解弹性力学问题时，一般用 逆解法 和 半逆解法 两种方法。10 。弹性力学中求解问题有三种基本方法，即按 位移 求解，按 应力 求解和混合求解。四、计算题 （共40分）1画图示伸臂梁，FRA的影响线（6分） 答案在后2作图示静定梁的影响线（6分）3作图示静定梁FRB的影响线（6分） 4画图示伸臂梁，FQK的影响线（6分）5绘制伸臂梁C截面弯矩影响线和D截面剪力影响线。（8分）6已知多跨梁支座B的反力影响线（见图a）。设有一组荷载在多跨梁上移动（见图b）。现利用支座B的反力影响线，求支座B的最大支座反力（荷载的最不利位置是把FP2置于影响线的顶点位置）。该荷载组FP1=FP3=150kN，FP2=300kN。（8分）计算题参考答案1画图示伸臂梁，FRA的影响线。 4画图示伸臂梁，FQK的影响线