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华南理工大学808结构力学考研题型分析,内附典型例题+答题解析

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发表于 2021-8-27 10:27:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
 
题型分析
华工考研院联合华工学长学姐针对华工专业课考研开题型分析主题。本文着重分析808结构力学的几个题型,考研鹅可自行查缺补漏。  
本文对于华工808结构力学的题型剖析来源于808结构力学蓝宝书,详情可查看
学姐分析说
学姐介绍
W学姐,21级华南理工土木与交通学院土木水利专业的准研究生,初试总分425+,政治75+,英语70+,数学135+,808结构力学130+。为了各位考研学子避免走弯路,特此编写808结构力学专业课的"蓝宝书"。
808结构力学,适用于华工土木与交通学院的土木工程专业和土木水利专业。

808结构力学的20年的考纲和21的考纲一模一样,和前几年的考纲区别主要在于试卷结构变了,以前只有计算题,考试内容从来都是八大计算题。而20和21考纲出来,试卷结构变成了选择题、判断题、填空题、简答题、计算题,但是从近两年相应的试卷结构来看仍然是八大计算题,且题型考点变化不大。

1. 几何组成分析(15分)
华工这一张考两个知识点:
①计算自由度②几何组成分析。
要熟练掌握求计算自由度的公式,两刚片规则、三刚片规则、二元体规则。
1.png 2.png
本题在理解的基础上,要多加练习,并且需要注重答题格式与步骤 ,以2008年华工几何构造分析真题为例,说明几何构造分析的答题格式。


结论:该体系为无多余约束(或有*个多余约束)的几何不变体系(或几何瞬变、几何可变体系)。本题难点在于快速找出两个或三个独立钢片并运用两钢片规则或三钢片规则。

2. 静定结构位移计算(15分)
静定结构内力计算一般不单独命题,位移计算文个章节以虚功原理为基础,需要熟练掌握荷载作用、支座位移、温度变化时的位移计算。这个章节十分关键,看似出了一题,但其实后面力法、位移法还会再考察到位移计算,把后面的知识和位移计算融合起来考,加大难度,所以必把这一个章节学扎实。

图乘法中常见图形的面积和形心位置一定要牢记。图乘法中也有一些易错点,比如在取用面积的弯矩图范围内,取纵标的弯矩图必须是一整条直线,而不能是折线;梯形M图相乘时,图形面积可以分割,纵标y不能随意分割,y应该取全量而不是部分。

本章节还应注意对弹性支撑结构(弹簧、弹簧铰)的位移计算,当结构含有弹性支撑结构时,不仅要考虑外荷载作用下产生的位移,还要计算由于弹性支座的位移引起的附加位移。另外我们还要注意计算的准确性。

3. 力法(20分)
力法是结构力学中最灵活的一个章节,考点密集,出题变化最多,力法的基本思路是通过撤去多余约束力,把多余约束力作为基本未知量,将超静定结构的受力分析转化为对相应的基本结构的受力分析+相应的位移协调条件。首先要确定结构的超静定次数即所需设未知量,然后取基本结构进行求解。

答题步骤:
①确定未知量;
②取基本体系;
③作出各多余约束力作用于基本结构的内力图;
④作出实际荷载作用于基本结构的内力图;
⑤列出力法基本方程;
⑥计算柔度系数及自由项;
⑦代入方程,算出未知量;
⑧由叠加法作出 M 图。

力法第一步是要取基本结构,不同的基本结构对应不同的力法方程,下面分析一个考研结构力学非常喜欢考的结构,也是特别容易混淆的知识点:

问题一
图(a)所示超静定桁架用力法求解,分别取图(b)、图(c)两种基本体系 ,图(b)为切开链杆CD,图(c)为撤去杆CD
3.png
解析:
1、对图(b),力法方程为81X +△,=0
方程的物理意义为基本体系中链杆1切口处相邻两截面相对轴向位移等于原结构相邻两截面的相对轴向位移(等于零)。
2、对图(c),力法方程为方程的物理意义为基本体系中C、D两点沿X1方向的相对线位移等于原结构中链杆CD的缩短量,等式右边其实我们可以这样理解,二力杆中的刚度当于胡克定律(△=F/k)中的K。

比较以上两种基本体系可以看到∶两者力法方程的形式和物理意义不同,柔度系数δ11和也不相同,δ11的计算包括CD杆的影响在内,则不包括CD杆影响在内。

在理解了这个知识点以后,我们再来看2008年华工结构力学考察的力法。

问题二
4.png
解析:我们在取基本结构的时候,可以选择悬臂梁,这时还可分为两种基本体系,第一种你可以切开弹簧,第二种撤掉弹簧,若选择切开弹簧,基本结构中有弹簧,求柔度系数和自由项时,应增加弹簧引起的位移,与刚刚分析的桁架结构的道理是一样的。

知识点
1、那么力法里面还有一个高频考点就是支座位移,华工结构力学很喜欢考这个点,在2001年-2019年力法的题目中考过7次,是一块很重要的内容。我们知道,静定结构在支座位移时的位移计算公式△=,但是到力法里面,我们首先要选取基本结构,不同的基本结构决定不同的力法方程,不同的系数。

2、提醒大家注意的一点,当我们所取的基本结构中不包含发生位移的支座时,支座位移不应当计入到柔度系数和自由项当中,而应该计入力法方程等式的右边。
第二点是这个公式天然存在负号 ,你经常会搞错是因为你没有理解这个公式本身是由虚功原理推导出来的,虚功原理是指外力虚功之和=虚变形功δWε=δWi,而静定结构支座位移不引起内力,虚变形功为零,所以δWε=1×△+=0,进而推导出 △=,如果我们能把公式理解到这个份上,你以后再遇到这类的题目—定不会害怕。

3、关于结构拆分,对称结构取半结构,华工结构力学在这个点考的还不是很深入,但是由于很少有参考书对这个知识点讲的很到位,很多考生学习浮于表面,当书上没有阐释特别透彻的时候,自己缺乏主观能动性去研究和探索。比如遇到一些带中柱要取半结构的题目就被难住了,这样的学习是不很扎实的。其实这个点我自己是花了很多精力去思考的 ,取半结构关键在于对称轴处位移的判断和分析,然后选取支座形式,这里面要具备对个性化题目的分析能力,不能简单的死记硬背。

4、再分析温度变化,这个点在历年真题的力法中出现过两次,分别是2004年和2018年。该知识点本质上还是要回到第三章静定结构在温度变化作用下的位移计算,要对虚功原理及公式理解透彻并熟记,,=弯矩图的面积 ,=轴力图的面积,第一项对应弯曲虚变形功,第二项对应轴向虚变形功,而这都是实际变形和对应虚力的乘积。以2018年真题为例分析∶

问题三
5.png

解析:这题属于常规题,直接考察温度变化下的超静定结构弯矩图 ,只要你认真复习过这个知识点,这题并不难。但是由于温度变化在04年考过一次之后就没有再考过,所以18考研很多人没复习到这个点,一下子在考场上懵住了,而这一个题就占20分,对总分影响都很大,所以华工的真题真的要研究透,不放过每一道真题。

知识点
超静定结构的位移计算也属于书本上讲的篇幅不是很多 ,但很多考生考试的时候犯难的一个考点。因为超静定结构求位移如果用两个超静定结构的弯矩图图乘会很麻烦,计算量很大,相当于算两道力法题目再加上一个图乘法题目的计算量 ,而且超静定结构的弯矩图比静定结构弯矩图复杂 ,图乘起来计算量往往更大,很多时候一算就好久,而且往往还会算错。

但其实我们可以将图选取为静定结构,与原结构的Mp,图乘,这样会简单很多,但是很多考生对取什么样的静定结构把握不准,有的时候乱取,思路不清晰,对知识点的界定很模糊。这个要理解它,就得明白为什么可以用静定结构代替原结构与MP。

图乘,这是因为我们可以人为地将原超静定结构通过加荷载的方式等效为静定结构 ,我们选取的静定结构在我们施加了以荷载以后与超静定结构的Mp,图一样,实现了等效替换,至于我加了怎样的荷载,这个不用去考虑,二者等效,使得M图很容易就画出来了,而且弯矩图很简洁,这样再通过图乘就会很容易求出超静定结构的位移。
6.png
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