《2022年武汉理工大学土木工程结构力学本科期末考试题 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年武汉理工大学土木工程结构力学本科期末考试题 .pdf（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学而不思则惘，思而不学则殆课程名称200820XX 年度本科结构力学上（A 卷）一、分析图 1 和图 2 示结构的几何特性，如为几何不变体系，指出有几个多余约束。（简要写出分析过程） （6 分 212 分）图 1 图 2 二、定性画出图 3图 5 示结构弯矩图的大致形状。 （5 分 315 分）各杆的i 相同A支座发生向下的位移APMEI图 3 图 4 图 5 三、定性画出图 6图 7 示结构的变形曲线。（5 分 210 分）EI=Pq图 6 图 7 四、计算题（共四小题，合计63 分）1. 图 8 示刚架结构，求：（1）作出弯矩 MDA、剪力 QDA的影响线，假定DA 杆右侧受拉为正。（8
2、分）（2）利用影响线计算在均布荷载q 作用下（分布长度不限，且连续分布）MDA、QDA的最大负值。（6 分）2.（1）利用结构和荷载的特性， 力法作出图 9 示结构的弯矩图。 各杆 EI常数，忽略杆件的轴向变形。（13 分）（2）若 CE、DF 的抗弯刚度为 EI1，CD、EF的抗弯刚度为 EI2。当 EI1 EI2时的 MCD相对 EI1= EI2时的是变大还是变小；反之，当EI1 EI2时的 MCD相对 EI1= EI2时的是变小； 反之，当 EI1 EI2时的 MCD变大。32合计 16 分（1）图示结构位移法的独立基本未知量为：B、（竖向位移）（2）杆端弯矩表达式：0334ABBABM
3、Mii146844642644844BCBBCBBMiiiiMii2103843168DBBDBBMMii（3）334416BABBAMQii461244416BCCBBBCMMQii位移法基本方程为：0:0BBABCBDMMMM31.758008BEIEI0BABCQQ3940416Bii备注：利用位移法基本体系计算时，评分可参照上述标准。4（1）转动刚度：43BABCCBCDSSSiSi分配系数：0.53/ 74/ 7BABCCDCB固端弯矩：216481218448BAABCBBCmmkN mmmkN m分配及传递过程：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
4、- - - - - -第 5 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆DCBA-100.50.53/74/74-48-8-8-6-400-88-8-4-6弯矩图（ kNm） ：ABCD8864128（2） 支座 C 的支座反力474CBBCCBMMQkN1.54CDCDMQkN1 . 575 . 5CC DC BRQQk N课程名称200820XX 年度本科结构力学下A 卷）一、Translation （中文译成英文，英文译成中文） （2 分510 分）1. 整体刚度矩阵2. 柔度法3. 强迫振动4. coordinate transformation 5. harmonic load 二、
5、简答题（ 25 分）1. 判断图 1 结构动力自由度的个数，忽略杆件的轴向变形，除特殊注明外忽略分布质量。（6 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆(1)(2)图 1 2. 定性画出图 2 结构的主振型形状。（8 分）图 2 3. 写出图 3 单元在整体坐标系下的单元刚度矩阵，忽略杆件的轴向变形。（6 分）xy图 3 4. 定性分析图4（a）和（ b）结构的自振频率 之间的关系， EI1常数，忽略杆件的轴向变形。 （5分）6m4m2111123m6m(a)(b)图 4 三、计算题（ 65
6、 分）1. 图 5 结构受到简谐荷载F tFSin t，其中23EImb。EI常数，忽略杆件的轴向变形。求： （1）结构的自振频率；（7 分） ；（2）动力系数；（2 分） ；（3）B 截面处的最大弯矩MB和最大竖向位移 BV。 （6 分）ABC(t)F2bbbb2mbmm图 5 图 6 2. 图 6 结构质量忽略不计， EI常数。列出其振动频率方程（15 分） 。3. 图 7 排架，横梁 EI=，质量 m 集中在横梁上。设柱顶产生初始侧移y0=8mm，此时突然释放，排架精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页学而不思则
7、惘，思而不学则殆自由振动。测得 2 个周期后柱顶的侧移为y2=4mm。求：（1）排架的阻尼比；（6 分）（2）振幅衰减到 y0的 5%以下至少所需要的时间（以整周期计） 。 （5 分）（3）求简谐荷载作用下，发生共振时的动力系数和最大动力系数。（4 分）12kN/m13m4mxy24300yym564mABCD图 7 图 8 试题标准答案课程名称200820XX 年度本科结构力学下（A 卷）一、Translation （中文翻译英文，英文翻译中文）1. assembled stiffness matrix 2. flexibility method 3. forced vibration 4.
8、 坐标转换5. 简谐荷载二、简答题1. （1）1个；（2）2 个2. 第一振型第二振型3. 12xy42244224LEIiiiiK4. ba理由：刚度比较：bakk或柔度比较：ab三、计算题1. （1）单位荷载下的弯矩图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆m1CBAb23311222122242233323339bbbbbbbEIEI3132EImbm（2）22111.814 / 91（3）max221.833BbMFmgbFmg3m a x41. 89BHbFmgFmgEI2. （1）
9、单位荷载下的弯矩图：m2m2mmbb0.5b11322111 121222323bbbbbEIEI3222 1222326bbbbEIEI31 22 11 122224bbbbEIEI33111212223312122222112001143mbmbmmEIEImbmbmmEIEI3. （1）假定0.2，02118lnln0.05522224yy0. 0 5 50.符合基本假定。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆（2）0118lnln8.67220.05580.05nynny取 n=9。（
10、3）动力系数：119.09220.055最大动力系数：max22119.10212 0.055 10.0554. （1）6阶（2）001234T（3）62k集合到整体刚度矩阵中在第六行第三列（4）sin0.6cos0.80.80.6000.60.800000.80.6000.60.8T或0 . 80 . 60000 . 60 . 800000000000000 . 80 . 600000 . 60 . 80000000T（5）111242412 16162120241602416TPF001602416TP160241600TP（6）K63的物理意义是： B 点产生单位竖向位移时，C 点产生的
11、杆端力。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆课程名称200920XX 年度本科结构力学上（A 卷）五、分析图 1 和图 2 结构的几何特性，如为几何不变体系，指出有几个多余约束。（简要写出分析过程）（5 分 210分）图 1 图 2 六、定性画出图 3图 6 结构弯矩图的大致形状。 （5 分 420 分）AA支座发生向上的位移图 3 图 4 图 5 图 6 七、定性画出图 7图 8 结构变形图的大致形状。 （3 分 26 分）EI=图 7 图 8 八、计算题 （14 分+15 分 3+5分
12、64 分）1. 图 9 桁架结构：（1）单位荷载 FP=1 方向向下，沿 A、B、C、D 运动，作 FNBE和 FNBC的影响线。（10 分）（2）利用影响线计算图示荷载下FNBE和 FNBC。 （4 分）DCE2kN/m2kN/mAEFDBC3m3m3m3m10kN10kN4mAB4m4m图 9 图 10 2. 力法求解图 10 结构。各杆 EI常数，忽略杆件的轴向变形。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆（1）绘弯矩图。（10 分）（2）求 B 点的转角。（5 分）3. 位移法计算图
13、11超静定结构。各杆EI常数，忽略杆件的轴向变形。（1）判断图示结构位移法的独立基本未知量。（2 分）（2）写出杆端弯矩表达式。 （5 分）（3）列出位移法基本方程（不需求解） 。 （8 分）(备注：也可采用位移法基本体系进行求解。) 4. 力矩分配法计算图12 结构。各杆 EI常数，忽略杆件的轴向变形。（3） 绘制弯矩图（ 10 分）（4） 求 FQDA。 （5 分）5.图 13 结构是否有水平位移，请说明原因。如有水平位移，请指明位移方向。各杆EI常数，忽略杆件的轴向变形。（5 分）8kN/m2mDB2mC2mA3L/4L/4BCDhAPADECF8m8m8m7kN/mB图 11 图 12
14、 图 13试题标准答案课程名称200920XX 年度本科结构力学上（A 卷）一、分析图 1 和图 2 结构的几何特性，如为几何不变体系，指出有几个多余约束。（简要写出分析过程）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆（5 分 210分）图 1. 几何不变体系，且有一个多余约束（2 分） ；分析过程略（ 3 分） 。图 2. 常变体系（ 2 分） ；分析过程略（ 3 分） 。二、定性画出图 3图 6 示结构弯矩图的大致形状。 （5 分 420分）每图 5 分。图 3 图 4 图 5 图 6 三、
15、定性画出图 7图 8 示结构变形图的大致形状。 （3 分 26分）每图 3 分。图 7 图 8 四、计算题 （14 分+15 分 3+5分64 分）1. （1）FNBE的影响线 ( 5 分) ： FNBC的影响线 ( 5 分) ：CBDAkNkNADBC12/3（2）10 110NBEFkN（压力）（2 分）211 01 01 0333N B CFk N（压力）（2 分）2. 解：利用对称性可得图a所示半边结构，选取力法基本体系，如图b 所示。力法基本方程为：11110PX（1 分）作荷载及单位基本未知量作用下基本结构的弯矩图，如图c、d 所示。精选学习资料 - - - - - - - - -
16、 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆11643EI(0.5 分) 164PEI(0.5 分) 11113PXkN（1 分）11PMM XM（见下图）（2 分）ECDBA4444M （kNm ）（2）B 点的转角利用基本体系计算超静定结构的位移。选择基本结构如图f 所示。单位荷载法计算。83BMMdsEIEI逆（2 分）3. （1）结构位移法的独立基本未知量：结点B 的转角位移B与水平位移（向右） （2 分）（2）杆端弯矩表达式：AB：B01.54.ABBAMMEIkN m(2 分) BC：B1.50BCCBMEIM（1 分）BD：B21
17、.5BDMEIEI（1 分）B1 . 5DBMEIEI（1 分）（3）位移法的基本方程结点 B 的合力矩平衡方程：0:0BBABCBDMMMM（1 分）代入化简得：51.54.0BEIEIkN m（2分）图示的截面平衡方程：0X：0QBDF（1 分）（1 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆BB331.51.52QBDEIEIFEIEI（1 分）代入可得基本方程：BB1.51.50EIEI（2 分）备注：使用基本体系求解可酌情给分。4. （1）利用对称性，选择图a所示半边结构（ 2 分
18、） 。转动刚度：0.5DASEI0 . 3 7 5DESEI（1 分）分配系数：47DA37DE（1 分）传递系数：0.5DAC0DEC（1 分）固端弯矩：56.FDEMkN m（1 分）分配及传递图 b（2 分） ；弯矩图图 c（2 分） 。7kN/mEDA图a图bADA DEE4/73/7-56243232-3216图cADE325616M （kNm ）（2）取 DA 杆件为脱离体，受力如图所示。由平衡条件可得：32 1668QDAFkN（3 分）5. 答：图示结构有水平位移（2 分） ，且位移方向向右（ 2 分） 。说明原因略（ 1 分） 。课程名称200920XX 年度本科结构力学下（
19、A 卷）（2 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆三、计算题（ 65 分）1. 图 5 所示梁上装有一台重量为W=40kN 的电机，电机开动时产生的离心力在竖直方向的分力为F tFSin t，10FkN，电机转速为 500r/min，梁421.410.EIkN m。求： （1）荷载频率；（2 分） ；（2）结构的自振频率；（5 分）（3）动力系数
20、；（2 分） ；（4）E 截面处的最大动弯矩MEmax和最大竖向位移 EVmax。 （6 分）2. 计算图 6 所示结构的自振频率。求： （1）列出其振动频率方程，不需求解。 （10 分） 。（2）写出质量矩阵 M ； （2 分）（3）设主振型为：11121TYYY和21222TYYY，写出主振型关于质量矩阵的正交性。 （3 分）3. 图 7 所示结构，质点的初始侧移y0=9mm，突然释放，发生振动。测得3 个周期后柱顶的侧移为 y3=2mm。求：（1）阻尼比；（5 分）（2）求简谐荷载作用下，共振时的动力系数和最大动力系数；（6 分）（3）简述阻尼对自振频率的影响。 （4 分）图 6 图 7
21、 图 5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆试题标准答案课程名称200920XX 年度本科结构力学下（A 卷）一、Translation（中文翻译英文，英文翻译中文） （2 分510 分）1. Element stiffness equation (2分) 2. natural frequency (2分) 3. amplitude (2分) 4. 临界阻尼 (2 分) 5. 质量矩阵(2 分) 二、简答题（ 25 分）1. （1）1个(3 分) （2）3 个(3 分) 3. 20248
22、12TP(6 分) 备注：若写出了单元定位向量后定位累加，可分解给分。4. 12aba(3 分) 理由： 图 a利用对称性简化后，反对称振型为第一主振型与图b 结构形式相同。 (2 分) 三、计算题（ 65 分）1. 小计 (15 分) (1) 1252.3660ns(2 分) (2) 单位力作用下弯矩图 (1 分)：7102.381 103EI(2 分) 1132.07sm(2 分) (3)2210.61(2 分) (4) max16.EMFkN m(3 分) max0.01095EVFWm(3 分) 2. 小计 (15 分) (1) 刚度系数：11333EIkh(2 分)，2233EIkh
23、(1 分)，122133EIkkh(1 分) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页学而不思则惘，思而不学则殆质量：12mm，2mm(1 分) 频率方程：2111122212220kmkDkkm(2 分) 代入可得：2332333332033EIEImhhDEIEImhh(3 分) 整理后为：22233239900EIEImmhh(2) 质量矩阵200mMm(2 分) (3) 正交性120TYMY(2 分) 即：112112222000TmYYYYm(1 分) 3. 小计 (15 分) (1) 假定0.2，119lnln0.080.22232kknyny(4 分) 0.080.2符合基本假定。(1 分)(2) 发生共振时的动力系数：16.252(3 分) 简谐荷载作用下最大动力系数：216.2721(3 分) (3) (4 分) 参考答案I：低阻尼体系中，有阻尼的自振频率恒小于无阻尼的自振频率，而且有阻尼的自振频率随着阻尼比的增大而减小，但在0.2时，二者十分接近，可以认为阻尼对自振频率的影响不大，可以忽略。参考答案 II: 0.2，210.9983r精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页