ZCJwork矩阵位移法作业解答

1、结构力学矩阵位移法上机实验报告指导老师： 肖方红 班 级： 天佑1201 姓 名： 左程骏 学 号： 1208120808 2014年6月20日矩阵位移法上机实践报告绪言 本学期结构力学第十章学习了矩阵位移法，这是本书中一章与计算机结合紧密的内容。我们先前学习的都是结构力学中最基本的理论基础，这些理论可以解决结构力学中所遇到的大多问题，但是当遇到未知量多且十分复杂的结构时，运算量极大，运用先前的方法就不能轻松得出答案。但随着计算机科学的发展，计算机的设计本身就适合矩阵计算，而且现在运算速度越来越快，结构力学的复杂问题可以利用计算机程序解决，例如本章介绍的PF程序。在学习本章的过程中，首先是要熟

2、悉矩阵位移法的原理，但是最重要的还是要学会实际操作电脑解决这些问题一、实践目的 学会使用矩阵位移法,掌握PF程序的使用并用来计算给定的平面刚架、桁架和连续粱的内力。二、实践要求（1）用PF程序计算给定的平面刚架、桁架和连续粱的内力； （2）绘制给出上述结构的内力图。 三、实践步骤 （1）编号：对杆件和结点编号，选定局部坐标系和整体坐标系。 （2）建立输入文件：根据题目已给数据，建立格式为.txt的输入数据文件。 （3）运行计算：运行程序，得到输出文件。 （4）绘图：手绘内力图。 四、实践收获 （1）对于各杆弹模不同的情况，可以取统一的E值，将其截面积A和二次矩I均乘以（EEi/）输入。 （2）

3、在内力图的绘制的过程中，应注意弯矩受拉边及剪力、轴力图正负号的判定。 （3）平面桁架各杆截面二次矩I取很小的值，如实际值的10-3至10-9倍。 （4）遇到集中力偶作用时，集中力偶作用点也要单独为一个结点。 上机过程（一） 第一题1作图示刚架的、图，已知各杆截面均为矩形，柱截面宽0.4m,高0.4m, 大跨梁截面宽0.35m,高0.85m，小跨梁截面宽0.35m,高0.6m，各杆E=3.0×104 MPa。10分（1） 编号：如图所示（2） 输入文件。* * EX.1 A Simple Supported Frame 2014.06.20 * * *3.0e7 16 13 9 11

4、2 0.16 2.13333e-32 3 0.16 2.13333e-33 4 0.16 2.13333e-34 5 0.2975 1.791198e-25 6 0.2975 1.791198e-23 7 0.2975 1.791198e-22 8 0.2975 1.791198e-27 6 0.16 2.13333e-38 7 0.16 2.13333e-39 8 0.16 2.13333e-36 10 0.21 6.3e-37 11 0.21 6.3e-38 12 0.21 6.3e-311 10 0.16 2.13333e-312 11 0.16 2.13333e-313 12 0.16

5、 2.13333e-30 00 4.50 7.70 10.93.8 10.97.6 10.97.6 7.77.6 4.57.6 011.4 10.9 11.4 7.711.4 4.5 11.4 011 012 013 0 91 0 92 093 0131 0132 0133 043 100 0 04 100 0 05 0 0 -156 0 0 -1571 3 20 4.56 4 -36 7.67 2 -26 3.87 4 -36 7.612 4 -36 3.813 2 -26 2.7 13 4 -36 3.8（3） 输出结果Input Data File Name: q1.txt Output

6、 File Name: q1out.txt * * * * EX.1 A Simple Supported Frame 2014.06.20 * * * * The Input Data The General Information E NM NJ NS NLC 3.000E+07 16 13 9 1 The Information of Members member start end A I 1 1 2 1.600000E-01 2.133330E-03 2 2 3 1.600000E-01 2.133330E-03 3 3 4 1.600000E-01 2.133330E-03 4 4

7、 5 2.975000E-01 1.791198E-02 5 5 6 2.975000E-01 1.791198E-02 6 3 7 2.975000E-01 1.791198E-02 7 2 8 2.975000E-01 1.791198E-02 8 7 6 1.600000E-01 2.133330E-03 9 8 7 1.600000E-01 2.133330E-03 10 9 8 1.600000E-01 2.133330E-03 11 6 10 2.100000E-01 6.300000E-03 12 7 11 2.100000E-01 6.300000E-03 13 8 12 2.

8、100000E-01 6.300000E-03 14 11 10 1.600000E-01 2.133330E-03 15 12 11 1.600000E-01 2.133330E-03 16 13 12 1.600000E-01 2.133330E-03 The Joint Coordinates joint X Y 1 .000000 .000000 2 .000000 4.500000 3 .000000 7.700000 4 .000000 10.900000 5 3.800000 10.900000 6 7.600000 10.900000 7 7.600000 7.700000 8

9、 7.600000 4.500000 9 7.600000 .000000 10 11.400000 10.900000 11 11.400000 7.700000 12 11.400000 4.500000 13 11.400000 .000000 The Information of Supports IS VS 11 .000000 12 .000000 13 .000000 91 .000000 92 .000000 93 .000000 131 .000000 132 .000000 133 .000000 Loading Case 1 The Loadings at Joints

10、NLJ= 4 joint FX FY FM 3 100.000000 .000000 .000000 4 100.000000 .000000 .000000 5 .000000 .000000 -15.000000 6 .000000 .000000 -15.000000 The Loadings at Members NLM= 7 member type VF DST 1 3 20.000000 4.500000 6 4 -36.000000 7.600000 7 2 -26.000000 3.800000 7 4 -36.000000 7.600000 12 4 -36.000000 3

11、.800000 13 2 -26.000000 2.700000 13 4 -36.000000 3.800000 The Results of Calculation The Joint Displacements joint u v rotation 1 7.105140E-21 -1.638199E-20 -1.781240E-20 2 1.131896E-02 -1.535811E-04 -1.283790E-03 3 1.608364E-02 -2.069972E-04 -9.277626E-04 4 1.845124E-02 -1.982724E-04 -1.263057E-04

12、5 1.841546E-02 -3.424292E-04 -8.179466E-06 6 1.837968E-02 -5.043552E-04 -1.356579E-04 7 1.600937E-02 -5.147195E-04 6.589947E-05 8 1.131667E-02 -3.849910E-04 3.865227E-05 9 9.610950E-21 -4.106570E-20 -2.156966E-20 10 1.836092E-02 -3.892224E-04 -1.683575E-04 11 1.599353E-02 -3.701333E-04 -4.819521E-04

13、 12 1.130431E-02 -2.796779E-04 -9.193359E-04 13 7.783910E-21 -2.983231E-20 -1.882130E-20 The Terminal Forces member FN FS M 1 start 1 163.819889 116.051401 211.873971 end 2 -163.819889 -26.051401 107.857334 2 start 2 80.124051 28.739088 38.862002 end 3 -80.124051 -28.739088 53.103075 3 start 3 -13.0

14、87115 15.962920 9.511554 end 4 13.087115 -15.962920 41.569787 4 start 4 84.037080 -13.087115 -41.569787 end 5 -84.037080 13.087115 -8.161250 5 start 5 84.037080 -13.087115 -6.838750 end 6 -84.037080 13.087115 -42.892287 6 start 3 87.223832 93.211166 -62.614629 end 7 -87.223832 180.388831 -268.660492

15、 7 start 2 2.687687 83.695838 -146.719336 end 8 -2.687687 215.904159 -355.672278 8 start 7 -15.546512 52.938091 88.732082 end 6 15.546512 -52.938091 80.669799 9 start 8 194.592802 113.905713 181.704186 end 7 -194.592802 -113.905713 182.794073 10 start 9 410.657041 96.109498 215.696650 end 8 -410.657

16、041 -96.109498 216.796090 11 start 6 31.098989 -28.633627 -52.777512 end 10 -31.098989 28.633627 -56.030263 12 start 7 26.256210 29.750483 -2.865662 end 11 -26.256210 107.049515 -144.002471 13 start 8 20.483902 .160080 -42.827998 end 12 -20.483902 162.639918 -245.083650 14 start 11 28.633627 31.0989

17、89 43.486496 end 10 -28.633627 -31.098989 56.030263 15 start 12 135.683142 57.355199 83.020651 end 11 -135.683142 -57.355199 100.515975 16 start 13 298.323060 77.839101 188.212957 end 12 -298.323060 -77.839101 162.062999（4） 绘图轴力图剪力图：弯矩图：（二） 第二题2、计算图示桁架各杆的轴力。已知A=2400mm2,E=2.0×105 MPa。5分（1）编号：（如图

18、）（2）输入文件* * EX.2 A Simple Supported Frame 2014.06.20 * *2.0e8 14 9 4 11 2 2.4e-3 1e-151 3 2.4e-3 1e-153 5 2.4e-3 1e-152 4 2.4e-3 1e-154 5 2.4e-3 1e-152 3 2.4e-3 1e-153 4 2.4e-3 1e-155 6 2.4e-3 1e-156 7 2.4e-3 1e-159 7 2.4e-3 1e-155 8 2.4e-3 1e-158 6 2.4e-3 1e-158 7 2.4e-3 1e-158 9 2.4e-3 1e-150 00 6

19、2 32 64 66 68 66 38 011 012 091 092 052 0 -50 04 0 -50 05 0 -50 06 0 -50 07 -10 -50 00（3）输出文件Input Data File Name: q2.txt Output File Name: q2out.txt * * * * EX.2 A Simple Supported Frame 2014.06.20 * * * * The Input Data The General Information E NM NJ NS NLC 2.000E+08 14 9 4 1 The Information of M

20、embers member start end A I 1 1 2 2.400000E-03 1.000000E-15 2 1 3 2.400000E-03 1.000000E-15 3 3 5 2.400000E-03 1.000000E-15 4 2 4 2.400000E-03 1.000000E-15 5 4 5 2.400000E-03 1.000000E-15 6 2 3 2.400000E-03 1.000000E-15 7 3 4 2.400000E-03 1.000000E-15 8 5 6 2.400000E-03 1.000000E-15 9 6 7 2.400000E-

21、03 1.000000E-15 10 9 7 2.400000E-03 1.000000E-15 11 5 8 2.400000E-03 1.000000E-15 12 8 6 2.400000E-03 1.000000E-15 13 8 7 2.400000E-03 1.000000E-15 14 8 9 2.400000E-03 1.000000E-15 The Joint Coordinates joint X Y 1 .000000 .000000 2 .000000 6.000000 3 2.000000 3.000000 4 2.000000 6.000000 5 4.000000

22、 6.000000 6 6.000000 6.000000 7 8.000000 6.000000 8 6.000000 3.000000 9 8.000000 .000000 The Information of Supports IS VS 11 .000000 12 .000000 91 .000000 92 .000000 Loading Case 1 The Loadings at Joints NLJ= 5 joint FX FY FM 2 .000000 -50.000000 .000000 4 .000000 -50.000000 .000000 5 .000000 -50.0

23、00000 .000000 6 .000000 -50.000000 .000000 7 -10.000000 -50.000000 .000000 The Loadings at Members NLM= 0 The Results of Calculation The Joint Displacements joint u v rotation 1 -3.833333E-21 -1.325000E-20 -2.257495E-04 2 -1.052370E-04 -9.375000E-04 -7.026908E-05 3 3.860368E-04 -8.812351E-04 1.22682

24、2E-04 4 -1.746814E-04 -1.193735E-03 1.087908E-04 5 -2.441259E-04 -8.137529E-04 -3.230398E-05 6 -3.552370E-04 -1.302888E-03 -1.022944E-04 7 -4.663481E-04 -9.375000E-04 1.412286E-04 8 -7.938923E-04 -9.903881E-04 -6.211765E-05 9 2.833333E-21 -1.175000E-20 3.510751E-04 The Terminal Forces member FN FS M

25、 1 start 1 75.000000 .000000 .000000 end 2 -75.000000 .000000 .000000 2 start 1 69.106399 .000000 .000000 end 3 -69.106399 .000000 .000000 3 start 3 39.060139 .000000 .000000 end 5 -39.060139 .000000 .000000 4 start 2 16.666667 .000000 .000000 end 4 -16.666667 .000000 .000000 5 start 4 16.666667 .00

26、0000 .000000 end 5 -16.666667 .000000 .000000 6 start 2 -30.046261 .000000 .000000 end 3 30.046261 .000000 .000000 7 start 3 50.000000 .000000 .000000 end 4 -50.000000 .000000 .000000 8 start 5 26.666667 .000000 .000000 end 6 -26.666667 .000000 .000000 9 start 6 26.666667 .000000 .000000 end 7 -26.6

27、66667 .000000 .000000 10 start 9 75.000000 .000000 .000000 end 7 -75.000000 .000000 .000000 11 start 5 21.032382 .000000 .000000 end 8 -21.032382 .000000 .000000 12 start 8 50.000000 .000000 .000000 end 6 -50.000000 .000000 .000000 13 start 8 -30.046261 .000000 .000000 end 7 30.046261 .000000 .00000

28、0 14 start 8 51.078643 .000000 .000000 end 9 -51.078643 .000000 .000000（4）内力图轴力图： （三） 第三题3作图示连续梁的、图，已知各梁截面面积A=6.5,惯性矩I=5.50，各杆E=3.45×104MPa。5分（1） 编号：（如图）（2）输入文件* * EX.3 A Simple Supported Frame 2014.06.20 * *3.45e7 4 5 6 11 2 6.5 5.502 3 6.5 5.503 4 6.5 5.504 5 6.5 5.500 040 060 080 0120 011 01

29、2 013 022 042 052 013 0 -320 -10041 4 -10.5 402 4 -10.5 203 4 -10.5 204 4 -10.5 40（3）输出文件Input Data File Name: q3.txt Output File Name: q3out.txt * * * * EX.3 A Simple Supported Frame 2014.06.20 * * * * The Input Data The General Information E NM NJ NS NLC 3.450E+07 4 5 6 1 The Information of Members member start end A I 1 1 2 6.500000E+00 5.500000E+00 2 2 3 6.500000E+00 5.500000E+00 3 3 4 6.500000E+00 5.500000E+00 4 4 5 6.500000E+00 5.500000E+00 The Joint Coordinates joint X Y 1 .000000 .000000 2 40.000000 .000000 3 60.000000 .000000 4 80.000000 .000000 5 120.0000