2017《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程上機(jī)指導(dǎo)書.doc

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)課程上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、課程基本信息課程代碼： 06118 課程名稱：結(jié)構(gòu)力學(xué) 課程英文名稱； Mechanics of Structure 課程所屬單位（院（系） 、教研室）：土木工程與建筑學(xué)院 課程面向?qū)I(yè)：土木工程 課程類型：（填寫必修課或選修課） ：必修課 先修課程：理論力學(xué)，材料力學(xué) 學(xué)分： 5.5總學(xué)時(shí)： 88 （其中理論學(xué)時(shí)： 78 上機(jī)學(xué)時(shí)： 10）二、上機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪\(yùn)用清華大學(xué)土木系所編制的計(jì)算機(jī)輔助分析計(jì)算軟件 結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器 （SM Solver for Windows ），進(jìn)行平面結(jié)構(gòu)（體系）的幾何構(gòu)造分析、影響線繪制、靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié) 構(gòu)的內(nèi)力和變形計(jì)算。目的是

2、通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，使學(xué)生加深對(duì)課堂講授內(nèi)容的理解， 熟悉結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算機(jī)軟件的操作環(huán)境和使用方法， 掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算機(jī)軟件的特點(diǎn)、 功能， 具備運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行力學(xué)分析、計(jì)算的基本能力。三、上機(jī)實(shí)驗(yàn)要求1熟悉結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器（SM Solver for Windows ）的操作平臺(tái)何使用方法，熟悉該軟件的一些基本命令的命令代碼。2每次上機(jī)實(shí)驗(yàn)之前，必須預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中相關(guān)的內(nèi)容，了解本次實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和要 求。復(fù)習(xí)與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，熟悉問題的計(jì)算方法和求解步驟。3按預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間準(zhǔn)時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)房，不得無故遲到或缺席。4獨(dú)立完成每次上機(jī)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算任務(wù)，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行定量校核或定性判斷。

3、實(shí)驗(yàn) 任務(wù)中的自選題按相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自己確定。5獨(dú)立完成上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用word 文檔撰寫并打印，按時(shí)上交。四、SM Solver for Windows的使用說明 SM Solver for Windows 是一個(gè)面向教師、學(xué)生以及工程技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)輔助分析 計(jì)算軟件，該軟件界面方便友好、內(nèi)容體系完整、功能完備通用，使用過程中可隨時(shí)調(diào)用 聯(lián)機(jī)幫助而獲得有關(guān)的說明和幫助信息。1軟件安裝在 Windows 環(huán)境下運(yùn)行光盤上的 SMSetup.exe 。然后按提示操作即可完成裝機(jī)。裝機(jī)完 成后，為使用方便，可將所裝目錄中的 SM Solver 圖標(biāo)發(fā)送到桌面快捷方式。2啟動(dòng)運(yùn)行雙擊桌

4、面上或所裝目錄中的 SM Solver 圖標(biāo)，再單擊程序的封面，便可使用求解器了。3操作平臺(tái) SM Solver for Windows 有兩個(gè)窗口：編輯器和觀覽器，如下圖所示。編輯器用于輸入命令用以定義問題和進(jìn)行求解；觀覽器以圖形的方式顯示在編輯器中輸入的命令的執(zhí)行結(jié)果，可單擊編輯器中相應(yīng)的按鈕或在 “查看”菜單下選“觀覽器”子菜單開啟或關(guān)閉觀 覽器。編輯器有“文件”、“編輯”、“查看”、“命令”和“求解”等主菜單，各菜單項(xiàng)的功 能可在“幫助”菜單下選“目錄”子菜單打開“幫助”窗口，再單擊“菜單命令”進(jìn)行查詢。編輯器有子窗口顯示 “命令”菜單操作的代碼，也可在子窗口中直接鍵入和修改命 令代碼

5、，命令代碼以文件形式保存，文件名的后綴為“ .inp ”。j 創(chuàng) almodi朿禺 口 1理1編輯器觀覽器4 結(jié)構(gòu)體系的輸入將結(jié)構(gòu)體系按結(jié)點(diǎn)劃分單元，注意如果一個(gè)桿件中某點(diǎn)有支座或與其他桿件連接，則此 點(diǎn)應(yīng)作為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，并且這一桿件要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)單元。欲輸入一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，首先在編輯 器中打開一個(gè)新文件，然后輸入結(jié)點(diǎn)、單元、荷載約束（支座）等命令。在求解器中輸入 命令有兩種方法：（1）利用“命令”菜單中的子菜單，打開相應(yīng)的對(duì)話框，在對(duì)話框中根據(jù)提示和選項(xiàng) 輸入命令；（2） 在文檔中直接鍵入命令行。命令格式可在 “幫助”菜單下選“目錄”子菜單打開“幫助” 窗口，再單擊“命令指南”進(jìn)行查詢。在輸入命令

6、過程中可打開觀覽器預(yù)覽以便隨時(shí)修正輸入的命令。修改命令也有兩種方法：（1） 將光標(biāo)置于要修改的命令行，單擊工具攔上的 “修正” 按鈕（或在“命令”菜單 下選“修正”子菜單），則將自動(dòng)打開相應(yīng)的命令對(duì)話框，對(duì)話框中的各選項(xiàng)再現(xiàn)了該命令中的各個(gè)參數(shù)，可以查看或修改；（2）在文檔中直接修改命令行。五、上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排五個(gè)上機(jī)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一、平面體系的幾何構(gòu)造分析；實(shí)驗(yàn)二、靜定組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 計(jì)算；實(shí)驗(yàn)三、計(jì)算結(jié)構(gòu)的影響線；實(shí)驗(yàn)四、力法的輔助計(jì)算；實(shí)驗(yàn)五、超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi) 力與變形計(jì)算。具體內(nèi)容如下：實(shí)驗(yàn)一、平面體系的幾何構(gòu)造分析1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)(1) 完成以下結(jié)構(gòu)體系的幾何組成分析(2) 教材 P33 習(xí)題

7、 2-10 (b)。(3) 自選題：在教材或其它參考書中自選一個(gè)幾何構(gòu)造分析的例題或習(xí)題，上機(jī)進(jìn)行求解。2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 輸入結(jié)構(gòu)體系。(2) 在求解”菜單下選“幾何組成”子菜單進(jìn)行自動(dòng)求解。如果計(jì)算結(jié)果是可變體系，則分別選擇靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示”進(jìn)行觀察。(3) 在“求解”菜單下選“幾何構(gòu)造”子菜單進(jìn)行智能求解，仔細(xì)閱讀其求解步驟。3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用 word文檔進(jìn)行撰寫。觀覽器中的圖形可在觀覽器的“查看”菜單下選“復(fù)制到剪貼板”子菜單，然后再粘貼到word文檔中。內(nèi)容包括上機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)、求解的問題、實(shí)驗(yàn)步驟、輸入的命令代碼清單、自動(dòng)求解結(jié)果的文字描述和(或)圖形描述、智能求解

8、獲得的求解步驟以及個(gè)人體會(huì)等。實(shí)驗(yàn)二、靜定組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)(1) 試求圖示結(jié)構(gòu)中桿件(1)的剪力。53(2) 教材 P98 習(xí)題 3-20 (a)。(3) 自選題：在教材中或其它參考書中自選一個(gè)剛架結(jié)構(gòu)計(jì)算的例題或習(xí)題，上機(jī)進(jìn) 行求解。2 .實(shí)驗(yàn)步驟(1) 輸入結(jié)構(gòu)幾何體系。(2) 在“命令”菜單下選“荷載條件”子菜單，打開“荷載條件”對(duì)話框，輸入荷載 作用位置、方向和大小。(3) 在“求解”菜單下選“組合結(jié)構(gòu)”子菜單，打開“組合結(jié)構(gòu)求解”對(duì)話框。(4) “求解內(nèi)容”中選“ 3.指定桿件內(nèi)力”。對(duì)于第一題，在“剪力”的桿件編號(hào)處填1。(5) 單擊“圖文解”按扭，打開“解題步驟”對(duì)

9、話框。(6) 步步單擊“下一步”可看到用圖形和文字描述的解題步驟。3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用 word文檔進(jìn)行撰寫。觀覽器中的圖形可在觀覽器的“查看”菜單下選“復(fù)制到剪貼板”子菜單，然后再粘貼到word文檔中。內(nèi)容包括上機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)、求解的問題、輸入的命令代碼清單、計(jì)算機(jī)的解題步驟的文字和圖形描述和所得結(jié)果以及 個(gè)人體會(huì)等。實(shí)驗(yàn)三、計(jì)算結(jié)構(gòu)的影響線1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)D的內(nèi)力M d、Fqd的影響線(1) 作以下兩個(gè)圖示梁中截面；F=173365(2) 自選題：在教材或其它參考書中自選一個(gè)繪制結(jié)構(gòu)影響線的例題或習(xí)題，上機(jī)進(jìn)行 求解。2 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 輸入結(jié)構(gòu)幾何體系。(2) 在“命令”菜單的子菜

10、單“其它參數(shù)”下選“影響線”二級(jí)子菜單，打開“影響 線求解參數(shù)”對(duì)話框，選擇單位荷載類型和所求截面內(nèi)力。(3) 在“求解”菜單下選“影響線”子菜單進(jìn)行自動(dòng)求解，打開觀覽器瀏覽所畫出的 影響線圖形。3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用 word文檔進(jìn)行撰寫。觀覽器中的圖形可在觀覽器的“查看”菜單下選“復(fù)制到剪貼板”子菜單，然后再粘貼到 word文檔中。內(nèi)容包括上機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)、 求解的問題、實(shí)驗(yàn)步驟、輸入的命令代碼清單、自動(dòng)求解結(jié)果的圖形描述以及個(gè)人體會(huì)等。實(shí)驗(yàn)四、力法的輔助計(jì)算1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)(1)求解圖中的二次超靜定剛架。取結(jié)點(diǎn)3水平反力為基本未知力，各桿長相等I 4m，剛度參數(shù)如下桿件(1); EA

11、 5.2 106 kN , El 1.25 105kN m2桿件(2); EA 45 10 5El 26 kN ,1.2 105 kN m26 kN ,1.2 105 kNm224kN m(2) 教材 P222 習(xí)題 6-8 (d)。(3) 自選題：在教材中或其它參考書中自選一個(gè)力法計(jì)算的例題或習(xí)題，上機(jī)進(jìn)行求 解。2 .實(shí)驗(yàn)步驟(1) 選定一個(gè)多余約束力作為基本未知力，解除相應(yīng)的約束，得到基本結(jié)構(gòu)(此基本 結(jié)構(gòu)可以是靜定的，也可以是超靜定的)(2) 輸入基本結(jié)構(gòu)幾何體系。(3) 計(jì)算基本結(jié)構(gòu)在荷載作用下對(duì)應(yīng)于基本未知力的位移p。輸入荷載作用位置、方向和大小，在“求解”菜單下選“位移計(jì)算”打開

12、位移計(jì)算對(duì)話框，在“位移顯示”欄中 選結(jié)構(gòu)”，可看到對(duì)話框下端表格中給出了桿端位移，找到基本未知力對(duì)應(yīng)的位移即得P 0(4) 按第三步的方法類似計(jì)算單位未知力作用下對(duì)應(yīng)于基本未知力的位移11 o(5) 由X p ii求得基本未知力。將荷載和求出得基本未知力共同作用在基本結(jié)構(gòu)上，用求解器求解，得變形圖和內(nèi)力圖。3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用 word文檔進(jìn)行撰寫。觀覽器中的圖形可在觀覽器的“查看”菜單下選“復(fù)制到剪貼板”子菜單，然后再粘貼到 word文檔中。內(nèi)容包括上機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)、 求解的問題、輸入的命令代碼清單、計(jì)算機(jī)的解題步驟的文字和圖形描述和所得結(jié)果以及 個(gè)人體會(huì)等。10實(shí)驗(yàn)五、超靜定結(jié)

13、構(gòu)的內(nèi)力與變形計(jì)算1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)(1 )圖示超靜定剛架，兩桿長相等I 4m ,AC 桿EA 5.2 10 kN1.25 10*5kN6丄 EA 一 4.5 10 kN m ； BC 桿1.2El105kNEl支座豎直向下沉降0.01m，試求其變形圖和彎矩圖。12(2)自選題：在教材或其它參考書中自選一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算的例題或習(xí)題，上機(jī)進(jìn) 行求解。2 .實(shí)驗(yàn)步驟(1) 輸入結(jié)構(gòu)幾何體系。對(duì)于第一題的A支座輸入水平位移 0.01，豎向位移 0.01 o(2) 在“命令”菜單下選“材料性質(zhì)”子菜單，打開“材料性質(zhì)”對(duì)話框，輸入各單 元的抗拉剛度和抗彎剛度。(3) 對(duì)于第二題，在“命令”菜單下選“溫度改變”子菜單，打開“溫度改變”對(duì)話 框，輸入各單元的溫度改變值和線膨脹系數(shù)、截面高度。(4) 對(duì)于第一題，在“求解”菜單分別下選“內(nèi)力計(jì)算”和“位移計(jì)算”子菜單，打 開觀覽器瀏覽變形圖和彎矩圖。對(duì)于第二題，在“求解”菜單分別下選“內(nèi)力計(jì)算”子菜 單，打開“內(nèi)力計(jì)算”對(duì)話框，可得各