矩阵位移法习题讨论
一,离散化
1.不计轴变时先处理法的结点位移编码
X
Y
?
1
2
3
4
(0,0,1)
(0,2,3)
(0,2,4)
(0,0,0)
2,计轴变时先处理法的
结点位移编码
1
2
3
4
5(0,0,1)
(2,3,4)
(5,6,7)
(0,8,0)
(9,0,10)
二, 单元分析
? ? ? ? ? ?eee T ?? ?
1.单元刚度方程表示什么量之间的关系方程?
2.单元刚度矩阵 (自由式单元 )是什么样的矩阵?
23k
3.单刚元素 的物理意义是什么?
4.坐标转换矩阵是一个什么样的矩阵?
5.局部坐标系下的杆端位移与整体坐标下的有何关系?
6.单元刚度矩阵均是奇异矩阵吗?
7.试写出自由式单元坐标转换矩阵,
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100000
0c o ss i n000
0s i nc o s000
000100
0000c o ss i n
0000s i nc o s
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e
T
二, 单元分析
2/2)45s i n (
2/2)45c o s (
12
11
????
???
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?
T
T
8.求图示结构 2单元的坐标转换矩阵中的元素
1211,TT
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100000
0c o ss i n000
0s i nc o s000
000100
0000c o ss i n
0000s i nc o s
??
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??
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e
T
1 2
a a
a
二, 单元分析
9.试写出桁架单元坐标转换矩阵中的第二行元素,
e
x?
eF1
y eF2
eF2
eF1
eF4
eF3
?? s i nco s 211 eee FFF ??
?? s i nc o s 432 eee FFF ?? e
e
F
F
F
F
F
F
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4
3
2
1
2
1
s i nc o s00
00s i nc o s
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e
x?
eF1
y
eF2
eF2
eF1
eF4
eF3
eF3
eF4
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F
F
F
F
F
F
F
F
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4
3
2
1
4
3
2
1
0000
s i nc o s00
0000
00s i nc o s
??
??
三, 整体分析
1.结构刚度方程 是整体结构所应满足的变形
协调条件吗? ? ?? ? ? ?Pk ??
2.总刚元素 的物理意义是什么?
23k
3.试写出图示刚架 2单元的单元定位向量,
X
Y
?
1(1,0,2)
2(0,3,4)
3(5,6,7)
4(0,0,0)2
1
3
?
?
?
?
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?
?
?
??
?
?
?
?
4
3
0
7
6
5
1(1,2,3)
2(4,5,6) 3(7,8,9)
4(10,11,12)
2
1 3
4.图示结构 2单元的整体单刚元素
应放在总刚的什么位置?
23k
三, 整体分析
?
?
?
?
?
??
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?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
9
8
7
6
5
4
1(1,2,3)
2(4,5,6) 3(7,8,9)
4(10,11,12)
2
1 3
4.图示结构 2单元的整体单刚元素
应放在总刚的什么位置?
23k
第 5行第 6列
1(1,2)
2(3,4)
3(5,6) 4(7,8)
l
l
XY
三, 整体分析
5.试求总刚元素
EA=常数 65
k
15 ??
65k
65k
2
2
2 ?l
EA
l
EAk ???
4
2
65
6.先处理法求图示结构总刚
(不计轴变 )
??1EI
EI EI EIl
l l
三, 整体分析
11 ??
11k
? ? ? ?3/36 lEIk ?
6.先处理法求图示结构总刚
(不计轴变 )
??1EI
EI EI EIl
l l
1(0,0,0) 2(0,0,0) 3(0,0,0)
4(1,0,0) 5(1,0,0) 6(1,0,0)
l
i6
l
i6
7.先处理法求图示结构总刚
(不计轴变 )
EI EI
EI
l
l
1(0,0,0)
2(1,0,2) 3(1,0,3)
4(0,0,0)
三, 整体分析
211 /24 lik ?
7.先处理法求图示结构总刚
(不计轴变 )
EI EI
EI
l
l
1(0,0,0)
2(1,0,2) 3(1,0,3)
4(0,0,0)
11 ??
11k
l
i6
31k21k
11k
2
12
l
i
lik /621 ?
lik /631 ?
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
iili
iili
lilili
k
82/6
28/6
/6/6/24 2
三, 整体分析
8.等效结点荷载的数值等于汇交于该结点的所有单元
固端力之和, 此结论对否?
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
40
30
20
10
P
9.试求图示结构的荷载列阵 (先处理法 ).
6m
8m
4
3 1
2
XY
20kN
10kN
30kN
40kN
三, 整体分析
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
8/
8/12/
12/
2
2
Pl
Plql
ql
P
10.试求图示结构的荷载列阵 (先处理法 ).
P
q
l l/2l l/2
Pq
12/2ql 8/12/2 Plql ? 8/Pl
11.试求图示结构 (不计轴变 )的荷载列阵 (先处理法 ).
kN2
8m 8m 8m
kN4
mkN?5
mkN /12
三, 整体分析
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
0
5
2
DP
11.试求图示结构 (不计轴变 )的荷载列阵 (先处理法 ).
kN2
8m 8m 8m
kN4
mkN?5
mkN /12
1(0,0,0) 2(0,1,2) 3(0,0,3) 4(0,0,0)
mkN /12
6412/2 ?ql
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
64
0
0
EP ? ?
?
?
?
?
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?
?
?
?
?
?
?
?
?
64
5
2
P
三, 整体分析
12.试求图示结构 (不计轴变 )的荷载列阵 (先处理法 ).
? ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
? ?
?
0
0
21 XX
P
1X
1(1,0,2) 2(1,0,3) 3(1,0,3)
4(0,0,0)
2X
四, 求杆端力
1.连续梁在一般荷载作用下,单元杆端力由下式计算,
是否正确?
? ? ? ? ? ?eee kF ?? ? ?eqF?
四, 求杆端力
1.连续梁在一般荷载作用下,单元杆端力由下式计算,
是否正确?
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2.已知,图示结构 (不计轴变,EI=常数 )的结点位移为
求,1单元的杆端力
? ? ? ?Tiqliql 368/5552/7 22 ???
1(0,0,0)
2(0,0,0)
3(0,0,1) 4(0,0,2)
2
1 3
5(0,0,0)
4 q
ql
l
ll/2 l/2
2.已知,图示结构 (不计轴变,EI=常数 )的结点位移为
求,1单元的杆端力
? ? ? ?Tiqliql 368/5552/7 22 ???
1(0,0,0)
2(0,0,0)
3(0,0,1) 4(0,0,2)
2
1 3
5(0,0,0)
4 q
ql
l
ll/2 l/2
? ? ? ? ? ? ? ?1111 qFkF ?? ?
ql iql 552/7 2
iql 552/7 2
iqli 552/74 2?
iqli 552/72 2?
iqlli 552/76 2?
ql
2
ql
2
ql
8
2ql
? ?
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?
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8/1138/7
2/192/7
8/1276/7
2/192/7
1
F
3.已知,图示结构 (不计轴变,EI=常数 )的结点位移为
求,1单元的杆端力
? ? ? ?TiPliPl 1 1 2/501 1 2/170000??
21
P
l/2
PPl
l/2l/2 l/2
4.已知,图示结构 (不计轴变,EI=常数 )的结点位移为
求,2单元的杆端力
? ? ? ?TEIqlEIql 8/12/ 43 ????
1 2
l
qlq
l