結構力學解疑

前言

本書第1版承蒙讀者錯愛經過了多年使用。根據(jù)教學發(fā)展的要求與讀者的意見和建議，現(xiàn)對原書作如下三方面的修訂。（1） 增設“結構穩(wěn)定計算”、“結構極限荷載”兩章專題內容，與一般結構力學教材相對應。（2） 對原書中126個解疑問題重新篩選，進行適當?shù)脑?、刪與修改。共刪去原有的21個問題，新增加21個問題，現(xiàn)仍共有126個解疑問題。對其余部分問題的內容和文字作了必要修改。（3） 在每章（第1章除外）前面均增加了“基本知識”、“學習要求”和“解題方法提示”三部分簡要文字，意在幫助讀者在復習總結時抓住課程的主要內容和主要解題方法。第1版中兩位作者江愛川、郝靜明未參加此次修訂工作，第2版的修訂工作均由雷鐘和完成。由于編者水平有限，書中難免有錯漏之處，懇請讀者批評指正。

內容概要

　　本書為結構力學的教學參考書，內容范圍符合高等學校工科結構力學課程教學基本要求。全書分13章。每章簡要介紹本章的基本知識與學習要求，并對解題方法作出提示，然后對學生學習中有代表性的疑難問題進行解疑，對容易混淆、出錯的問題加以指導，共有126個解疑問題。全書內容涉及基本概念、基本原理、解題方法與技巧等方面的內容?！　”緯m合土建類、水利類、道橋類專業(yè)本科學生作為學習參考書，也可供研究生、結構力學教師與工程技術人員參考。

作者簡介

本書為結構力學的教學參考書，內容范圍符合高等學校工科結構力學課程教學基本要求。全書分13章。每章簡要介紹本章的基本知識與學習要求，并對解題方法作出提示，然后對學生學習中有代表性的疑難問題進行解疑，對容易混淆、出錯的問題加以指導，共有126個解疑問題。全書內容涉及基本概念、基本原理、解題方法與技巧等方面的內容。
本書適合土建類、水利類、道橋類專業(yè)本科學生作為學習參考書，也可供研究生、結構力學教師與工程技術人員參考。
第1章　結構計算簡圖
1.1　基本知識
1.2　問題解疑
1-1　兩端鉸支座的水平梁與簡支梁在豎向荷載作用下受力相同嗎？
1-2　為什么說桿系結構的分類是按計算簡圖劃分的？
1-3　如何正確理解靜力荷載？
第2章　平面體系的幾何組成分析
2.1　基本知識
2.2　學習要求
2.3　解題方法提示
2.4　問題解疑
2-1　確定計算自由度W時應注意些什么？
2-2　如何解釋三剛片六鏈桿的幾何不變體系？
2-3　在幾何組成分析中，裝置能重復利用嗎？
2-4　在幾何組成分析中，瞬鉸在無窮遠時如何下結論？
2-5　體系內部作構造等效變換時會改變其幾何組成特性嗎？
2-6　瞬變體系的特點是什么？
2-7　瞬變體系為何不能用作結構？
2-8　如何區(qū)別瞬變體系和常變體系？
2-9　當體系不能用三角形規(guī)則進行幾何組成分析時怎么辦？
2-10　對體系如何進行運動分析？
第3章　靜定結構的受力分析
3.1　基本知識
3.2　學習要求
3.3　解題方法提示
3.4　問題解疑
3-1　如何理解用分段疊加法作彎矩圖？
3-2　在豎向荷載下斜梁內力有什么特點？
3-3　求靜定結構反力和內力時，外力偶可以隨意移動嗎？
3-4　如何快速作出靜定剛架的彎矩圖？
3-5　僅僅已知靜定梁的彎矩圖，能否求得與其相應的荷載？
3-6　如何利用對稱性進行靜定結構內力分析？
3-7　在荷載作用下曲桿內力圖有何特點？
3-8　任意荷載下拱形結構都存在合理軸線嗎？
3-9　靜定組合結構在受力上有何優(yōu)點？
3-10　什么叫做復雜桁架？如何求解其內力？
3-11　如何選擇靜定桁架的合理外形與腹桿布置？
3-12　如何證明靜定結構約束力解答唯一性原理？
第4章　虛功原理與結構位移計算
4.1　基本知識
4.2　學習要求
4.3　解題方法提示
4.4　問題解疑
4-1　利用剛體系虛位移原理求靜定結構約束力的優(yōu)缺點何在？計算虛位移有哪些方法？
4-2　利用剛體系虛位移原理能否同時計算多個約束力？
4-3　怎樣利用剛體系虛位移原理建立靜定梁和剛架的彎矩方程？
4-4　在變形體虛功原理中，兩個狀態(tài)的變形體是否必須為同一體系？
4-5　為什么說荷載作用下的位移計算公式Δ=∑∫MMPEIds+∑∫NNPEAds+∑∫kQQPGAds對曲桿來說是近似的？
4-6　如何計算靜定結構在荷載作用下某點的全量線位移？
4-7　計算平面剛架的位移時，忽略剪切變形和軸向變形引起的誤差有多大？
4-8　用圖乘法求位移時，哪些情況容易出錯？
4-9　增加各桿剛度就一定能減小位移嗎？
4-10　有應力就有應變，有應變就有應力，這種說法對嗎？
4-11　功的互等定理中，體系的兩種狀態(tài)應具備什么條件？
4-12　在位移互等定理中，為什么線位移與角位移可以互等？在反力-位移互等定理中，為什么反力與位移可以互等？互等的兩個量的量綱是否相同？
第5章　力法
5.1　基本知識
5.2　學習要求
5.3　解題方法提示
5.4　問題解疑
5-1　在力法中為什么可以采用切斷鏈桿后的體系作為基本體系？
5-2　對力法的基本結構有何要求？
5-3　在力法計算中可否利用超靜定結構作為基本結構？
5-4　在超靜定桁架和組合結構中，切開或撤去多余鏈桿的基本體系，兩者的力法方程有何異同？
5-5　應用力法時，對超靜定結構作了什么假定？它們在力法求解過程中起什么作用？
5-6　用力法計算超靜定結構的解是唯一的嗎？
5-7　滿足力法方程能使基本體系與原結構在所有截面的對應位移都相同嗎？
5-8　超靜定結構發(fā)生支座位移時，選擇不同基本體系，力法方程有何不同？
5-9　在力法計算中利用組合未知力有何優(yōu)點？組合未知力能否任意選擇？
5-10　求力法方程中的系數(shù)與自由項時，單位未知力與荷載可否加于不同的基本結構？
5-11　用變形條件校核超靜定結構內力計算結果時應注意什么？
5-12　支座位移產生的自內力如何校核？
5-13　溫度變化引起的自內力如何校核？
5-14　在力法計算中，什么情況下可用剛度的相對值？為什么？
第6章 位移法
第7章 漸近法與近似法
第8章 超靜定結構總論
第9章 影響線及其應用
第10章 矩陣位移法
第11章 結構動力計算
第12章 結構穩(wěn)定計算
第13章 結構的極限荷載
參考書目

書籍目錄

第1章 結構計算簡圖1.1 基本知識1.2 問題解疑1-1 兩端鉸支座的水平梁與簡支梁在豎向荷載作用下受力相同嗎？1-2 為什么說桿系結構的分類是按計算簡圖劃分的？1-3 如何正確理解靜力荷載？第2章 平面體系的幾何組成分析2.1 基本知識2.2 學習要求2.3 解題方法提示2.4 問題解疑2-1 確定計算自由度W時應注意些什么？2-2 如何解釋三剛片六鏈桿的幾何不變體系？2-3 在幾何組成分析中，裝置能重復利用嗎？2-4 在幾何組成分析中，瞬鉸在無窮遠時如何下結論？2-5 體系內部作構造等效變換時會改變其幾何組成特性嗎？2-6 瞬變體系的特點是什么？2-7 瞬變體系為何不能用作結構？2-8 如何區(qū)別瞬變體系和常變體系？2-9 當體系不能用三角形規(guī)則進行幾何組成分析時怎么辦？2-10 對體系如何進行運動分析？第3章 靜定結構的受力分析3.1 基本知識3.2 學習要求3.3 解題方法提示3.4 問題解疑3-1 如何理解用分段疊加法作彎矩圖？3-2 在豎向荷載下斜梁內力有什么特點？3-3 求靜定結構反力和內力時，外力偶可以隨意移動嗎？3-4 如何快速作出靜定剛架的彎矩圖？3-5 僅僅已知靜定梁的彎矩圖，能否求得與其相應的荷載？3-6 如何利用對稱性進行靜定結構內力分析？3-7 在荷載作用下曲桿內力圖有何特點？ 3-8 任意荷載下拱形結構都存在合理軸線嗎？3-9 靜定組合結構在受力上有何優(yōu)點？3-10 什么叫做復雜桁架？如何求解其內力？3-11 如何選擇靜定桁架的合理外形與腹桿布置？3-12 如何證明靜定結構約束力解答唯一性原理？第4章 虛功原理與結構位移計算4.1 基本知識4.2 學習要求4.3 解題方法提示4.4 問題解疑4-1 利用剛體系虛位移原理求靜定結構約束力的優(yōu)缺點何在？計算虛位移有哪些方法？4-2 利用剛體系虛位移原理能否同時計算多個約束力？4-3 怎樣利用剛體系虛位移原理建立靜定梁和剛架的彎矩方程？4-4 在變形體虛功原理中，兩個狀態(tài)的變形體是否必須為同一體系？4-5 為什么說荷載作用下的位移計算公式Δ=∑∫MMPEIds+∑∫NNPEAds+∑∫kQQPGAds對曲桿來說是近似的？4-6 如何計算靜定結構在荷載作用下某點的全量線位移？4-7 計算平面剛架的位移時，忽略剪切變形和軸向變形引起的誤差有多大？4-8 用圖乘法求位移時，哪些情況容易出錯？4-9 增加各桿剛度就一定能減小位移嗎？4-10 有應力就有應變，有應變就有應力，這種說法對嗎？4-11 功的互等定理中，體系的兩種狀態(tài)應具備什么條件？4-12 在位移互等定理中，為什么線位移與角位移可以互等？在反力-位移互等定理中，為什么反力與位移可以互等？互等的兩個量的量綱是否相同？第5章 力法5.1 基本知識5.2 學習要求5.3 解題方法提示5.4 問題解疑5-1 在力法中為什么可以采用切斷鏈桿后的體系作為基本體系？5-2 對力法的基本結構有何要求？5-3 在力法計算中可否利用超靜定結構作為基本結構？5-4 在超靜定桁架和組合結構中，切開或撤去多余鏈桿的基本體系，兩者的力法方程有何異同？5-5 應用力法時，對超靜定結構作了什么假定？它們在力法求解過程中起什么作用？5-6 用力法計算超靜定結構的解是唯一的嗎？5-7 滿足力法方程能使基本體系與原結構在所有截面的對應位移都相同嗎？5-8 超靜定結構發(fā)生支座位移時，選擇不同基本體系，力法方程有何不同？5-9 在力法計算中利用組合未知力有何優(yōu)點？組合未知力能否任意選擇？5-10 求力法方程中的系數(shù)與自由項時，單位未知力與荷載可否加于不同的基本結構？5-11 用變形條件校核超靜定結構內力計算結果時應注意什么？5-12 支座位移產生的自內力如何校核？5-13 溫度變化引起的自內力如何校核？5-14 在力法計算中，什么情況下可用剛度的相對值？為什么？第6章 位移法6.1 基本知識6.2 學習要求6.3 解題方法提示6.4 問題解疑6-1 位移法如何體現(xiàn)結構力學應滿足的三方面條件（平衡條件、幾何條件與物理條件）？6-2 在彎曲桿件剛度方程中，什么情況下可以由桿端內力確定桿端位移？6-3 鉸結端角位移和滑動支承端線位移為什么不作為位移法的基本未知量？6-4 固端力表中三類桿件的固端力之間有何關系？6-5 用“鉸化法”確定結點獨立線位移時應注意些什么？6-6 彈性支座處桿端位移是否應作為位移法基本未知量？6-7 什么情況下獨立結點線位移可以不作為位移法基本未知量？6-8 非結點處的截面位移可作為位移法的基本未知量嗎？6-9 位移法的兩種計算方法的基本方程是否相同？它們的關系是什么？6-10 位移法可否求解靜定結構？6-11 具有剛性桿件的結構用位移法計算時應注意什么問題？第7章 漸近法與近似法7.1 基本知識7.2 學習要求7.3 解題方法提示7.4 問題解疑7-1 力矩分配法和位移法有何異同？7-2 連續(xù)梁端部若帶有靜定伸臂部分，用力矩分配法計算時怎樣處理？應注意什么？7-3 力矩分配法的計算過程收斂于真實解嗎？7-4 怎樣估算力矩分配法的計算誤差？7-5 用力矩分配法計算時如何處理結點力偶荷載？7-6 用力矩分配法求出桿端彎矩后，怎樣求結點角位移？7-7 柱的側移剛度和側移柔度有什么關系？對于各柱并聯(lián)的剛性橫梁剛架（如圖7-28（a）所示），怎樣由各柱的側移剛度（或柔度）求出剛架的總側移剛度和總側移柔度？7-8 各柱串聯(lián)的剛性橫梁多層剛架（如圖7-29（a））頂端的總側移剛度與單柱側移剛度是什么關系？剛架總側移柔度與單柱側移柔度又是什么關系？7-9 什么叫復式剛架？試求圖7-30（a）所示剛架頂端的總側移剛度，并說明此剛架的計算方法（單柱側移剛度k1~~k5已知）。第8章 超靜定結構總論8.1 基本知識8.2 學習要求8.3 解題方法提示8.4 問題解疑8-1 超靜定結構在荷載作用下的內力分布隨各部分剛度比值變化的規(guī)律是什么？8-2 在荷載作用下，當超靜定結構各部分剛度比值變化時，內力分布是否必定隨之變化？8-3 剛架計算中什么情況下需要考慮軸向變形的影響？決定軸向變形影響大小的主要因素是什么？8-4 剛架計算中什么情況下需要考慮剪切變形的影響？決定剪切變形影響大小的主要因素是什么？8-5 荷載作用下超靜定梁和剛架的變形圖怎樣繪制？8-6 當支座位移時，超靜定梁和剛架的變形圖怎樣繪制？8-7 溫度變化時，超靜定梁和剛架的變形圖如何繪制？第9章 影響線及其應用9.1 基本知識9.2 學習要求9.3 解題方法提示9.4 問題解疑9-1 如何繪制移動的單位力偶作用下靜定結構內力的影響線？9-2 機動法繪制間接荷載作用下的影響線應注意什么？9-3 如何求靜定結構位移影響線？9-4 靜定結構的位移影響線和超靜定結構內力影響線都是由曲線組成的嗎？9-5 在行列荷載作用下，確定與某截面剪力極大（小）值對應的荷載臨界位置時，如何應用判別式？9-6 當左右微動荷載組而∑Ritanαi均為正值（或負值）時，荷載應怎樣移動才能得到臨界位置？9-7 行列荷載的臨界位置判別式中出現(xiàn)等號是什么含義？兩式是否能同時出現(xiàn)等號？為什么？9-8 簡支梁絕對最大彎矩與跨中截面的最大彎矩相差多少？9-9 移動荷載含有均布荷載時如何確定簡支梁絕對最大彎矩？9-10 如何求靜定多跨梁的絕對最大彎矩？第10章 矩陣位移法10.1 基本知識10.2 學習要求10.3 解題方法提示10.4 問題解疑10-1 矩陣位移法是如何確定基本未知量的？10-2 在矩陣分析中如何處理鉸結點？10-3 按單元定位向量“對號入座”集成法的實質是什么？10-4 彈性支座和支座移動如何處理？10-5 如何處理斜支桿支座和斜桿？10-6 不同階的各種類型單元剛度矩陣能否在一起使用？10-7 矩陣分析中，溫度變化如何處理？10-8 不經過單元坐標變換，可用矩陣位移法解題嗎？第11章 結構動力計算11.1 基本知識11.2 學習要求11.3 解題方法提示11.4 問題解疑11-1 體系的運動自由度和振動自由度有何異同點？11-2 能否不引入慣性力的概念而直接進行動力計算？11-3 求自振頻率時，什么情況下采用剛度法？什么情況下采用柔度法？11-4 在一般情形下如何用位移法計算在求結構自振頻率時所用的結構剛度系數(shù)？11-5 求解具有多個集中質量和分布質量的單自由度體系的自振頻率時，公式ω=km=1mδ是否能應用？式中的質量是什么？11-6 動荷載作用點不在集中質體上的單自由度體系動力計算如何進行？11-7 什么叫做動力系數(shù)？ 單自由度體系位移動力系數(shù)和內力動力系數(shù)是否相同？11-8 柔度法與剛度法所建立的自由振動微分方程是相通的嗎？11-9 求自振頻率與主振型和坐標選取有關嗎？11-10 求自振頻率和主振型能否利用對稱性？11-11 若單質體位于對稱桁架的對稱位置上，是否可以看做單自由度體系進行動力分析？11-12 主振型正交性的意義是什么？11-13 頻率相等的兩個主振型互相正交嗎？11-14 動荷載作用點不在多自由度體系的集中質體上時，動力計算如何進行？11-15 何謂伴生自由振動？第12章 結構穩(wěn)定計算12.1 基本知識12.2 學習要求12.3 解題方法提示12.4 問題解疑12-1 在第一類穩(wěn)定問題中的小撓度理論和大撓度理論的根本區(qū)別是什么？試比較同一體系按兩種理論計算的荷載-位移曲線及其解所代表的意義有哪些異同點。12-2 增大或減少壓桿的桿端約束剛度，對臨界荷載與計算長度有什么影響？12-3 試推導圖12-6（a）所示兩端彈性抗轉且一端彈性抗側移支承彈性壓桿的穩(wěn)定方程（k0、kr為彈性抗轉剛度，k為彈性抗側稱剛度）。并討論當k、k0、kr分別為常數(shù)或等于零或等于∞時，彈性壓桿的支承狀況及相應的穩(wěn)定方程是什么？12-4 為什么用能量法求得的彈性體系的臨界荷載值都是近似值并且都是精確解的上限？怎樣提高能量法求解的精度？12-5 圖12-11所示各剛架體系中，哪些宜于簡化為彈性支承的單個壓桿進行穩(wěn)定計算？哪些不宜于簡化為單個壓桿而應按剛架進行分析？12-6 在荷載作用下求解超靜定結構內力時，各桿剛度EI可以使用相對值。在穩(wěn)定問題中是否仍可采用剛度的相對值？12-7 在應用壓桿剛度方程按矩陣位移法求解剛架穩(wěn)定問題時，欲獲得較好的計算精度應滿足什么條件？對圖12-13所示兩個剛架用壓桿剛度方程分析時，計算誤差孰大孰小？為什么？12-8 試導出彈性抗轉支座（轉動剛度為kr）等截面對稱圓拱在均勻靜水壓力作用下的穩(wěn)定方程。并討論當kr=0及kr=∞的情況。12-9 三鉸圓拱在靜水壓力作用下的穩(wěn)定方程在推導時應注意什么問題？最小臨界荷載對應于什么變形形式？第13章 結構的極限荷載13.1 基本知識13.2 學習要求13.3 解題方法提示13.4 問題解疑13-1 為什么塑性鉸處截面可以產生顯著的有限相對轉角？塑性鉸與普通鉸有哪些區(qū)別？13-2 用虛功法求極限荷載時，為什么不計入彈性變形對應的虛功？13-3 若連續(xù)梁各跨為等截面（各跨Mu可不同）、荷載成比例且方向相同，試說明： 連續(xù)梁只可能按單跨機構破壞而不會由相鄰跨形成聯(lián)合機構。13-4 超靜定結構的極限荷載是否受支座移動、溫度變化、制造誤差和材料收縮等非荷載因素的影響？為什么？13-5 梁和剛架的截面極限彎矩一般采用純彎截面的極限彎矩值，為什么不考慮軸力、剪力的影響？什么情況下應考慮軸力的影響？13-6 如何計算理想彈塑性材料的靜定結構在荷載作用下的位移？13-7 非彈性體系的超靜定結構能否用力法求解？參考書目

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 平面體系的幾何組成分析2.1 基本知識1.　幾何組成分析中的幾個概念1）幾何不變體系與幾何可變體系在幾何組成分析中不計桿件的微應變，將桿件看做剛片。幾何形狀固定不變的剛片系稱為幾何不變體系；幾何形狀可以改變的剛片系稱為幾何可變體系。2）體系的自由度體系運動時可以獨立改變的坐標參數(shù)的個數(shù)，即完全確定體系的位置所需的獨立坐標數(shù)，稱為體系的自由度。一個點在平面內的自由度S-2，在空間S-3；一個剛片在平面內S-3，在空間S-6。3）約束，必要約束與多余約束限制體系運動的裝置稱為約束（或聯(lián)系）。能有效減少體系自由度的約束稱為必要約束（非多余約束）；不能減少體系自由度的約束稱為多余約束。

編輯推薦

《土木工程教材精選?結構力學解疑(第2版)》是由清華大學出版社出版的。

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