结构力学上机实验报告

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1、实验三、第(5-6)题实验报告一平面刚架内力计算程序APF实验目的:(1)分析构件刚度与外界温度对结构位移的影响,如各杆刚度改变对内力分布的影响、温度因数对内力分布的影响。(2)观察并分析刚架在静力荷载及温度作用下的内力和变形规律,包括刚度的变化,结构形式的改变,荷载的作用位置变化等因素对内力及变形的影响。对结构静力分析的矩阵位移法的计算机应用有直观的了解(3)掌握杆系结构计算的《结构力学求解器》的使用方法。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。实验设计1:计算图示刚架当梁柱刚度分别为、、、时结构的内力和位移,由此分析当刚架在水平荷载作用下横梁的水平位移与刚架梁柱比()之间

2、的关系。(计算时忽略轴向变形)。数据文件:(1)变量定义,EI1=1,EI2=0.2(1,5,10)结点,1,0,0结点,2,0,4结点,3,6,4结点,4,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,4,6,0,0,0,0结点荷载,2,1,100,0单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1(2)变量定义,EI1=5(1,0.2,0.1),EI2=1结点,1,0,0

3、结点,2,0,4结点,3,6,4结点,4,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,4,6,0,0,0,0结点荷载,2,1,100,0单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1主要计算结果:位移:20实验三、第(5-6)题(1)令I1=1时,I2=0.2,1,5,10梁柱刚度比I2:I11:51:15:110:1横梁水平位移711.11/EI1(m)426.67/E

4、I1(m)304.76/EI1(m)286.18/EI1(m)(2)令I2=1时,I1=5,1,0.2,0.1梁柱刚度比I2:I11:51:15:110:1横梁水平位移142.22/EI1(m)426.67/EI1(m)1523.81/EI1(m)2861.78/EI1(m)弯矩:(1)令I1=1时,I2=0.2,1,5,10①梁柱刚度比I2:I1为1:5时的刚架弯矩图如下:②梁柱刚度比I2:I1为1:1时的刚架弯矩图如下: M图(单位:KN·m)      M图(单位:KN·m)③梁柱刚度比I2:I1为5:1时的刚架弯矩图如下:④梁柱刚度比I2:I1为10:1时的刚架弯矩图如

5、下: M图(单位:KN·m)             M图(单位:KN·m)20实验三、第(5-6)题(2)令I2=1时,I1=5,1,0.2,0.1①梁柱刚度比I2:I1为1:5时的刚架弯矩图如下:②梁柱刚度比I2:I1为1:1时的刚架弯矩图如下:M图(单位:KN·m)      M图(单位:KN·m)③梁柱刚度比I2:I1为5:1时的刚架弯矩图如下:④梁柱刚度比I2:I1为10:1时的刚架弯矩图如下:M图(单位:KN·m)      M图(单位:KN·m)三、结果分析及结论:①无论EI1和EI2的值如何改变,只要EI2:EI1的值不改变,那么刚架的弯矩图都是相同的;且随着梁

6、柱刚度比EI2:EI1的增大,两柱的弯矩的反弯点向下移动;横梁的弯矩的反弯点保持在中点不变;20实验三、第(5-6)题②当I1=1,I2=0.2,1,5,10时,随着梁柱刚度比EI2:EI1的增大,刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变小[711.11/EI1(m)→426.67/EI1(m)→304.76/EI1(m)→286.18/EI1(m)];③当I2=1,I1=5,1,0.2,0.1时,随着梁柱刚度比EI2:EI1的增大,刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变大[142.22/EI1(m)→426.67/EI1(m)→1523.81/EI1(m)→2861.78/EI

7、1(m)],且其变化的幅度远远大于当I1=1,I2=0.2,1,5,10时的幅度(因为I1=5,1,0.2,0.1是慢慢变小的);④当I1=1,I2=0.2,1,5,10或当I2=1,I1=5,1,0.2,0.1时,随着梁柱刚度比EI2:EI1的增大,梁柱交点处的梁端与柱端的弯矩逐渐变大(44.44→80.00→95.24→97.56)(单位:KN·m);柱底端弯矩逐渐变小(155.56→120.00→104.76→102.44)(单位:KN·m)。结论:在水平荷载保持不变的情况下:①增大梁

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