结构力学自由度概念解释

矩阵位移法复习

1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 答案：正确

2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 答案：错误，是否考虑边界条件

3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T是正交矩阵。 答案：正确

4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 答案：错误，反映了整体结构的变形协调条件和平衡条件

5、在直接刚度法的先处理法中，定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 答案：正确

6、图示结构用矩阵位移法计算时（计轴向变形）未知量数目为8个。 答案：正确

7、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 答案：错误，计算反号

8、矩阵位移法中，等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 答案：正确

9、矩阵位移法既能计算超静定结构，也能计算静定结构。 答案：正确 10、矩阵位移法中，结构在等效结点荷载作用下的内力与与结构在原有荷载作用下的内力相同。

答案：错误

11、已知杆端力向量就可以通过单元刚度矩阵计算出杆端位移向量。 答案：错误

12、已知杆端位移向量就可以通过单元刚度矩阵计算出杆端力向量。 答案：正确

13、单元刚度矩阵是单元的固有特性，与坐标选取无关。 答案：错

矩阵位移法复习

1、单元刚度矩阵反映了该单元杆端位移与杆端力之间的关系。 答案：正确

2、单元刚度矩阵均具有对称性和奇异性。 答案：错误，是否考虑边界条件

3、局部坐标系与整体坐标系之间的坐标变换矩阵T是正交矩阵。 答案：正确

4、结构刚度矩阵反映了结构结点位移与荷载之间的关系。 答案：错误，反映了整体结构的变形协调条件和平衡条件

5、在直接刚度法的先处理法中，定位向量的物理意义是变形连续条件和位移边界条件。 答案：正确

6、图示结构用矩阵位移法计算时（计轴向变形）未知量数目为8个。 答案：正确

7、等效结点荷载数值等于汇交于该结点所有固端力的代数和。 答案：错误，计算反号

8、矩阵位移法中，等效结点荷载的“等效原则”是指与非结点荷载的结点位移相等。 答案：正确

9、矩阵位移法既能计算超静定结构，也能计算静定结构。 答案：正确 10、矩阵位移法中，结构在等效结点荷载作用下的内力与与结构在原有荷载作用下的内力相同。

答案：错误

11、已知杆端力向量就可以通过单元刚度矩阵计算出杆端位移向量。 答案：错误

12、已知杆端位移向量就可以通过单元刚度矩阵计算出杆端力向量。 答案：正确

13、单元刚度矩阵是单元的固有特性，与坐标选取无关。 答案：错

结构力学课件

第八章 位移法

本章结构体系 位移法

原理 基 本 概 念 基 本 思 路

内力与位移计算

技巧 对 称 性 的 利 用

典 型 方 程

荷 载 作 用 下 的 位 移 法

温 度 作 用 下 的 位 移 法

支 座 移 动 下 的 位 移 法

结构力学课件

本章解决的问题

超静定结构问题的基本计算方法

[重点]：位移法的典型方程、符号规则、弯矩图的画法 [难点]：符号规则、内力图、刚度系数的计算、含无限刚性杆、 弹簧支承结构的位移法。

结构力学课件

基本概念

实际的结构绝大多数是超静定结构，在进行结构分析时， 有两种基本方法：

力法是以多余未知力为基本未知量，把超静定结构变为静定结

构，应用位移协调条件求出多余未知力，然后求内力和位移； 位移法则是以结构结点的角位移和线位移作为基本未知量，附 加约束把结构变为各超静定杆，用平衡条件先求出结点的角位 移和线位移，再求出结构的内力。 两种方法的求解顺序相反，各有优缺点。 共同的缺点是，都要求解联立方程。

结构力学课件

基本概念

一、内力符号规则与内力图 1.弯矩 定义：以杆端受顺时针方向的弯矩为正，如图。

+

A B

+

+

A

B

A端截面下侧受拉，上侧受压 B端截面上侧受拉，下侧受压

A端截面下侧受拉，上侧受压

B端截面下侧受拉，上侧受

结构力学课件

第八章 位移法

本章结构体系 位移法

原理 基 本 概 念 基 本 思 路

内力与位移计算

技巧 对 称 性 的 利 用

典 型 方 程

荷 载 作 用 下 的 位 移 法

温 度 作 用 下 的 位 移 法

支 座 移 动 下 的 位 移 法

结构力学课件

本章解决的问题

超静定结构问题的基本计算方法

[重点]：位移法的典型方程、符号规则、弯矩图的画法 [难点]：符号规则、内力图、刚度系数的计算、含无限刚性杆、 弹簧支承结构的位移法。

结构力学课件

基本概念

实际的结构绝大多数是超静定结构，在进行结构分析时， 有两种基本方法：

力法是以多余未知力为基本未知量，把超静定结构变为静定结

构，应用位移协调条件求出多余未知力，然后求内力和位移； 位移法则是以结构结点的角位移和线位移作为基本未知量，附 加约束把结构变为各超静定杆，用平衡条件先求出结点的角位 移和线位移，再求出结构的内力。 两种方法的求解顺序相反，各有优缺点。 共同的缺点是，都要求解联立方程。

结构力学课件

基本概念

一、内力符号规则与内力图 1.弯矩 定义：以杆端受顺时针方向的弯矩为正，如图。

+

A B

+

+

A

B

A端截面下侧受拉，上侧受压 B端截面上侧受拉，下侧受压

A端截面下侧受拉，上侧受压

B端截面下侧受拉，上侧受

结构力学课程（专本套读）学习指导书

第二章 结构的几何组成分析

（一）单项选择题

1．三刚片组成无多余约束的几何不变体系，其连接方式是 【 B 】

A．以任意的三个铰相连 C．以三对平行链杆相连

B．以不在一条线上的三个铰相连 D．以三个无穷远处的虚铰相连

2．从一个无多余约束几何不变体系上去除二元体得到的新体系为 【 A 】 A．无多余约束的几何不变体系 B．有多余约束的几何不变体系 C．常变体系 D．瞬变体系

3．静定结构的几何组成是 【 C 】 A．瞬变体系 B．常变体系

C．无多余约束的几何不变体系 D．有多余约束的几何不变体系

4．图示体系属于 【 D 】 A．无多余约束的几何不变体系 B．有多余约束的

少年易学老难成，一寸光阴不可轻- 百度文库

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ANSYS自由度耦合

当生成模型时，典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系，但

是，有时需要能够刻划特殊细节（刚性区域结构的铰链连接，对称滑动边界，周期条件，和其他特殊内节点连接等），这些用单元不足以来表达，可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊联系，利用这些技术能进行单元做不到的自由度连接。

1、什么是耦合

当需要迫使两个或多个自由度（DOFs）取得相同（但未知）值，可以将这些自由度耦合在一起，耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个其他自由度。耦合只能将主自由度保存在分析的矩阵方程里，而将耦合集内的其他自由度删除。计算的主自由度值将分配到耦合集内的所有其他自由度中去。

典型的耦合自由度应包括：部分模型包含对称；在两个重复节点间形成销钉，铰链，万向节和滑动连接；迫使模型的一部分表现为刚体。

2、如何生成耦合

命令：CP

GUI：Preprocessor——Coupl/Ceqn——Couple DOF

在生成一个耦合节点之后，通过执行一个另外的耦合操作（保证用相同的参考编号集）将更多节点加到耦合集中。也可用选择逻辑来耦合所选节点的全部耦合。可用CP命令输入负的节点号来删除耦合集合中的节点。要修改一耦合自

2. 六自由度搬运机械手的结构设计

根据机械手的基本要求能快速、准确地拾起-放下搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任一位置都能自动定位等特征。设计原则是：充分分析作业对象（工件）的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺、并满足系统功能要求和环境条件；明确工件的形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对该机械手结构和运行控制的要求；尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转接和编程控制。本课题设计的是一种小型的多关节式六自由度机械手，能够满足相应的动作要求，并对一些小质量工件实现抓取、搬运等一些列动作。

2.1 六自由度搬运机械手的功能分析

该机械手系统共有6个自由度，分别为肩的回转与曲摆，大臂的曲摆，小臂的曲摆，手腕的曲摆与回转，以及手抓的回转。

该系统中基座固定，与基座相连的肩可以进行360度的回转；与肩相连接的大臂可以进行-90～+90度曲摆，与大臂相连接的小臂可以进行-90～+90度曲摆，大臂和小臂动作幅度较大，可以满足俯仰要求。手腕可以进行360度的旋转，手腕也可以完成-90～+90度的曲摆，末

2. 六自由度搬运机械手的结构设计

根据机械手的基本要求能快速、准确地拾起-放下搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任一位置都能自动定位等特征。设计原则是：充分分析作业对象（工件）的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺、并满足系统功能要求和环境条件；明确工件的形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对该机械手结构和运行控制的要求；尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转接和编程控制。本课题设计的是一种小型的多关节式六自由度机械手，能够满足相应的动作要求，并对一些小质量工件实现抓取、搬运等一些列动作。

2.1 六自由度搬运机械手的功能分析

该机械手系统共有6个自由度，分别为肩的回转与曲摆，大臂的曲摆，小臂的曲摆，手腕的曲摆与回转，以及手抓的回转。

该系统中基座固定，与基座相连的肩可以进行360度的回转；与肩相连接的大臂可以进行-90～+90度曲摆，与大臂相连接的小臂可以进行-90～+90度曲摆，大臂和小臂动作幅度较大，可以满足俯仰要求。手腕可以进行360度的旋转，手腕也可以完成-90～+90度的曲摆，末

《结构力学》第01章在线测试

第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、结构力学的研究对象是 B A、单根杆件 B、杆件结构 C、板壳结构 D、实体结构

2、对结构进行强度计算目的是为了保证结构 A A、既经济又安全 B、不致发生过大的变形 C、美观实用 D、不发生刚体运动

3、对结构进行刚度计算，是为了保证结构 C A、不发生刚体运动 B、美观实用

C、不致发生过大的变形 D、既经济又安全

4、固定铰支座有几个约束反力分量 ？ B A、一个 B、两个 C、三个 D、四个

5、可动铰支座有几个约束反力分量 A A、一个 B、两个 C、三个 D、四个

第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、结构的稳定性是指 DE A、结构抵抗破坏的能力 B、不发生刚体运动的能力 C、结构抵抗变形的能力 D、结构抵抗失稳的能力

E、结构保持原有平衡形式的能力

2、下列哪种情况不是平面结构 BCDE

A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 B、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 C、所有杆件的轴线

系 班 级 学 号 姓 名 注 意 线 订装订线内不 装要答题，装订线外不要写姓名、考号和班级，违者试卷作零分处理。

湖南交通职业技术学院 《结构力学》期末考试四

适用班级 路桥 监理0401-0402、桥遂0401-0402 考试时间：100分钟

题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 合计 应得分 100 实得分 一、判断题．（2’×10=20分）

1．若某计算自由度W﹤0，则体系一定是几何不变体系。 （ ）

2．结构力学的研究对象是杆系结构，包括梁、刚架、桁架、拱等。 （ ）

3．若荷载仅作用在多跨梁的基本部分上，则附属部分的内力等于零。 （ ）

4．相同跨度和荷载的连续梁的弯矩比多跨静定梁的弯矩要小且均匀些。 （ ）

5．三铰拱的合理拱轴线的形状与荷载无关。 （ ）

6．力法中的基本结构是解除多余约束后的任意结构。 （ ）

7．结构位