实验报告一
一实验名称 静定结构的内力分析 实验地点 10# 楼B 302
二 实验目的
1， 了解节点，单元，约束，荷载等基本概念；
2， 学习并掌握计算模型的交互式输入方法；
3， 建立任意体系的计算模型并做几何组成分析；
4， 计算平面静定结构的内力。
三 实验仪器 计算机，软件：结构力学求解器
四 实验步骤
1，inp文件，几何分析
结点,1,0,0
结点,2,2,0
结点,3,4,0
结点,4,0,2
结点,5,0,4
结点,6,2,4
结点,7,4,4
结点,8,4,2
单元,1,2,1,1,0,1,1,0
单元,2,3,1,1,0,1,1,0
单元,1,4,1,1,0,1,1,0
单元,4,5,1,1,0,1,1,0
单元,5,6,1,1,0,1,1,0
单元,6,7,1,1,0,1,1,0
单元,7,8,1,1,0,1,1,0
单元,8,3,1,1,0,1,1,0
单元,6,4,1,1,0,1,1,0
单元,4,2,1,1,0,1,1,0
单元,2,8,1,1,0,1,1,0
单元,8,6,1,1,0,1,1,0
结点支承,6,1,180,0
结点支承,1,2,-90,0,0
结点支承
,3,1,0,0
实验结果分析 ：几何组成分析结果：:为无多余约束的几何不变体系。结构多余约束数:0 ,自由度数:0
2. 静定结构内力计算
1 inp文件
结点,1,0,0
结点,2,2,0
结点,3,6,0
结点,4,10,0
结点,5,12,0
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
单元,4,5,1,1,1,1,1,1
结点支承,2,3,0,0,0
结点支承,4,1,0,0
结点荷载,1,1,40,-90
单元荷载,3,3,20,0,1,90
单元荷载,4,3,20,0,1,90
文本,0.0,2.5,40kN,0,0,7.8
文本,8,2.5,20kN/m,0,0,7.8
尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,0,-2,2m,2,-2,4m,6,-2,4m,10,-2,2m,12,-2
2 结构图形
3 内力图（弯矩图和剪力图）
4 上机体会：通过这么多次上机操作，已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造，为以后的学习工作提供便利。
实验报告二 结构的位移计算
一 实验目的
1 掌握杆件材料性质，支座位移，温度改变等参数的输入方法；
2 计算平面静定结构的位移；
3 掌握超静定结构荷载，支座位移，温度变化等外因的输入方法；
4 计算超静定结构的内力位移。
二 静定结构位移计算
1 inp文件
结点,1,0,0
结点,2,0,4
结点,3,4,4
结点,4,4,0
单元,1,2,1,1,0,1,1,1
单元,2,3,1,1,1,1,1,1
单元,3,4,1,1,1,1,1,0
结点支承,1,2,-90,0,0
结点支承,4,1,0,0
单元荷载,2,3,20,0,1,90
单元荷载,1,1,40,1/2,90
单元材料性质,1,3,1000,10,0,0,10
文本,1.4246,5.1348,20KN/m,0,0,12
文本,-1.0624,2.4446,40KN/m,0,0,12
尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,0,-1,4m,4,-1
尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,5,0,2m,5,2,2m,5,4
2．结构图形
3．位移输出结果：
位移计算
杆端位移值 ( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
----------------------------------------
------------------------------------------
单元码 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 -----------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 0.00000000 -42.0400000 138.826666 -0.08000000 -18.0400000 2 138.826666 -0.08000000 -18.0400000 138.826666 -0.24000000 8.62666667 3 138.826666 -0.24000000 8.62666667 173.333333 0.00000000 8.62666667
4．结构变形图：
三 超静定结构内力和位移计算
1 inp文件
结点,1,0,0
结点,2,0,6
结点,3,3,6
结点,4,6,6
结点,5,6,0
单元,1,2,1,1,1,1,1,1
单元,2,3,1,1,1,1,1,0
单元,3,4,1,1,0,1,1,1
单元,4,5,1,1,1,1,1,1
结点支承,1,6,0,0,0,0
结点支承,5,6,0,0,0,0
单元荷载,1,1,56,1/2,90
文本,-1.1676,3.6204,56KN,0,0,12
文本,1.7976,3.4940,EI=10,0,0,12
单元材料性质,1,4,1000,10,0,0,10
尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,0,-1,3m,3,-1,3m,6,-1
尺寸线,1,0.2,0.1,7.8,1.0,0.5,7,0,3m,7,3,3m,7,6
2．结构图形
3．内力计算输出结果
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
----------------------------------------
------------------------------------------
单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------
1 5.72207084 46.8496732 -95.9318266 5.72207084 -9.15032680 17.1662125 2 -9.15032680 -5.72207084 17.1662125 -9.15032680 -5.72207084 0.00000000 3 -9.15032680 -5.72207084 0.00000000 -9.15032680 -5.72207084 -17.1662125 4 -5.72207084 9.15032680 -17.1662125 -5.72207084 9.15032680 37.7357482
4．结构内力图
弯矩图
剪力图
轴力图：
5．位移计算输出结果：
位移计算
杆端位移值 ( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
----------------------------------------
------------------------------------------
单元码 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 -----------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 40.5282684 0.03433243 1.57031576 2 40.5282684 0.03433243 1.57031576 40.5008174 11.6117647 4.14524764 3 40.5008174 11.6117647 -3.59592883 40.4733664 -0.03433243 -6.17086071 4 40.4733664 -0.03433243 -6.17086071 0.00000000 0.00000000 0.00000000
6．结构变形图：
四．上机体会：
这次的上机实验，学到很多运用力学求解器解决问题的方法，经过这么长时间的上机操作，已经能够熟练的掌握操作技巧。这对以后的学习设计，工作有很大的帮助。今后还要多加练习操作，做到熟能生巧。
结构力学上机实验报告
专业
班级
学号
姓名
2012 年 月 日
实验报告三 平面刚架内力计算
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I211分别为510时结构的内I11511
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（I2）之间的关系。(计算时忽略轴I1
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 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：
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；
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/EI1(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增大梁柱的抗弯刚度比值可使梁端的弯矩值增大，同时也会使柱底端的弯矩值变小，即刚架梁柱刚度比的变化影响梁柱的内力分配；②梁的水平位移与梁柱的抗弯刚度比值关系不大，而与柱的抗弯刚度的大小的关系大，柱的抗弯刚度越小，梁的水平位移越大，即横梁的水平位移主要由柱刚度控制；③横梁的水平位移随结构总刚度的增加而减少；
① 随着杆件截面高度的增大（宽度不变，即刚度增大），各有弯矩的杆件的弯矩值增大，有轴力的杆件轴力也增大，即刚度变化影响内力的变化，刚度越大，内力越大，反之，内力越小；
② 两端约束作用下，杆件轴心降温轴力为正，升温为负。
实验报告四 平面桁架内力计算
实验目的：(1)考察并分析桁架的结构形式、刚度、荷载作用位置等因素对桁架内力及变形的影响及规律。（2）对比平行桁架和三角桁架的受力特点及杆件内力的变化规律；平行弦桁架和三角形桁架在相同荷载作用下内力的不同；荷载上承（荷载作用在上弦杆上）和下承（荷载作用在相应的下弦杆上）时各杆内力的变化。（3）掌握杆系结构计算的《结构力学求解器》的使用方法和对矩阵位移法计算位移的了解。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。
实验设计： 计算图示桁架的内力和位移。分析：1. 刚度对内力和位移（跨中竖向位移）的影响；2.平行弦桁架和三角形桁架在相同荷载作用下内力的不同；3.荷载上承（荷载作用在上弦杆上，如图）和下承（荷载作用在相应的下弦杆上）时各杆内力的变化。
（a）
一、 数据文件（实验步骤）：
（1） 图(a)所示的桁架的数据文件如下：
(荷载上承)
变量定义,EA=1（2，5，10）
结点,1,0,0 结点,2,0,2 结点,3,2,0 结点,4,2,2 结点,5,4,0 结点,6,4,2 结点,7,6,0 结点,8,6,2 结点,9,8,0 结点,10,8,2 结点,11,10,0 结点,12,10,2 结点,13,12,0 结点,14,12,2
单元,1,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,0 单元,4,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,7,1,1,0,1,1,0 单元,7,8,1,1,0,1,1,0 单元,7,10,1,1,0,1,1,0 单元,9,10,1,1,0,1,1,0 单元,9,12,1,1,0,1,1,0 单元,11,12,1,1,0,1,1,0 单元,11,14,1,1,0,1,1,0 单元,13,14,1,1,0,1,1,0 单元,1,3,1,1,0,1,1,0 单元,2,4,1,1,0,1,1,0 单元,3,5,1,1,0,1,1,0 单元,4,6,1,1,0,1,1,0 单元,5,7,1,1,0,1,1,0 单元,6,8,1,1,0,1,1,0 单元,7,9,1,1,0,1,1,0 单元,8,10,1,1,0,1,1,0 单元,9,11,1,1,0,1,1,0 单元,10,12,1,1,0,1,1,0 单元,11,13,1,1,0,1,1,0 单元,12,14,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,3,0,0,0 结点支承,13,1,0,0
单元材料性质,1,25,EA,0.00000001,0,0,-1
结点荷载,2,1,0.5,-90 结点荷载,4,1,1,-90 结点荷载,6,1,1,-90 结点荷载,8,1,1,-90 结点荷载,10,1,1,-90 结点荷载,12,1,1,-90 结点荷载,14,1,0.5,-90
二、计算结果：
1. 结构各单元内力：
2. 不同刚度时，图（a）跨中的竖向位移。
三、结果分析：
刚度对内力和位移（跨中竖向位移）的影响：
在相同荷载的作用下，平行弦桁架随着杆件刚度的增大，桁架内力不变，跨中的竖向位移变小；
平行弦桁架和三角形桁架在相同荷载作用下内力的不同：
① 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的上弦杆受压，且由外向里（由边直腹杆往对称轴的方向）杆件受力是逐渐变大的，三角形桁杆的上弦杆也受压，但由外向里杆件受力是逐渐变小的；
② 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的下弦杆受拉（其中下弦边杆受力为零），且由外向里杆件受力是逐渐变大的，三角形桁杆的下弦杆也受拉，但由外向里杆件受力情况是：下弦边杆与第二边杆受力相同，且比中杆受力大；
③ 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的直腹杆受压，且由外向里受力是逐渐变小的，三角形桁杆的直腹杆受拉，且由外向里受力是逐渐变大的（三角形桁杆的边直腹杆受力为零）； ④ 在相同荷载的作用下，平行弦桁架的斜腹杆受拉，且由外向里受力是逐渐变小的，三角形桁杆的斜腹杆受压，且由外向里受力是逐渐变大的。
荷载上承和下承时各杆内力的变化：
① 对于平行弦桁架而言，荷载上承与荷载下承作用下，上弦杆、下弦杆和斜腹杆的受力情
况是相同的；
② 对于平行弦桁架而言，荷载上承作用下的直腹杆的受力大小比在相同位置荷载下承作用
下的直腹杆的受力大小大1。
③ 对于三角形桁杆而言，荷载上承与荷载下承作用下，上弦杆、下弦杆和斜腹杆的受力情
况是相同的；
④ 对于三角形桁杆而言，荷载上承作用下的直腹杆的受力大小比在相同位置荷载下承作用
下的直腹杆的受力大小小1。