矩阵实践报告.docx

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矩阵实践报告

一、实践目的

掌握并熟练的运用PF程序来计算刚架，平面桁架，连续梁的内力与结点位移的计算，温习矩阵位移法的相关知识。

二、实践要求

运用PF程序计算给定的平面钢架、平面桁架和连续梁的内力与结点位移，并根据结果绘制弯矩图、剪力图、轴力图。

三、实践步骤

（1）编号：

选定局部坐标系和整体坐标系，对杆件和结点编号。

（2）建立输入文件：

根据自己所建立的坐标系及标注的杆件号结点号题目、已给数据，建立格式为.txt的输入数据文件。

（3）运行计算并绘制内力图：

运用PF程序，得到以TXT为格式的输出文件，并手工绘制内力图（弯矩图，剪力图，轴力图）。

四、实践收获

（1）对于集中力偶没有规定表示方法，因此我们要在集中力偶处设置结点并编号。

（2）平面桁架的各结点虽然交结，但是我们要按照刚结点进行编号，但是桁架不承受弯矩，所以我们只能默认其惯性矩无限接近于零。

（3）在内力图的绘制的过程中，应注意弯矩图及剪力图、轴力图正负号的判定。

土木工程2010级结构力学矩阵位移法上机实践报告

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=3.0×104MPa。

10分

1.1对杆件结点进行编号：

如下

1.2文件输入列表：

*******************************************************************

**

*1题目2012.10.17*

**

*******************************************************************

弹性模量及控制数据

弹性模量（Pa）

杆件数

结点数

支座数

荷载

3.00E10

16

13

9

1

杆件数据

始端

末端

截面面积（m2）

惯性矩（m4）

1

1

2

0.2975

1.79E-02

2

2

3

0.2975

1.79E-02

3

3

4

0.21

6.30E-03

4

1

5

0.16

2.13E-03

5

3

6

0.16

2.13E-03

6

4

7

0.16

2.13E-03

7

5

6

0.2975

1.79E-02

8

6

7

0.21

6.30E-03

9

5

8

0.16

2.13E-03

10

6

9

0.16

2.13E-03

11

7

10

0.16

2.13E-03

12

8

9

0.2975

1.79E-02

13

9

10

0.21

6.30E-03

14

8

11

0.16

2.13E-03

15

9

12

0.16

2.13E-03

16

10

13

0.16

2.13E-03

结点坐标

结点号

X（m）

Y（m）

1

0

10.9

2

3.8

10.9

3

7.6

10.9

4

11.4

10.9

5

0

7.7

6

7.6

7.7

7

11.4

7.7

8

0

4.5

9

7.6

4.5

10

11.4

4.5

11

0

0

12

7.6

0

13

11.4

0

支承条件

111

0

112

0

113

0

121

0

122

0

123

0

131

0

132

0

133

0

荷载情况

结点荷载4（NN.m）

1

1.00E05

0

0

2

0

0

-1.50E04

3

0

0

-1.50E04

5

1.00E05

0

0

非结点荷载7（NN/m）

12

2

-2.60E04

3.8

13

2

-2.60E04

2.7

7

4

-3.60E04

7.6

8

4

-3.60E04

3.8

12

4

-3.60E04

7.6

13

4

-3.60E04

3.8

14

3

2.00E04

4.5

1.3输出结果文件

*******************************************************************

**

*1题目2012.10.17*

**

*******************************************************************

TheInputData

TheGeneralInformation

ENMNJNSNLC

3.000E+10161391

TheInformationofMembers

memberstartendAI

1122.975000E-011.791200E-02

2232.975000E-011.791200E-02

3342.100000E-016.300000E-03

4151.600000E-012.133000E-03

5361.600000E-012.133000E-03

6471.600000E-012.133000E-03

7562.975000E-011.791200E-02

8672.100000E-016.300000E-03

9581.600000E-012.133000E-03

10691.600000E-012.133000E-03

117101.600000E-012.133000E-03

12892.975000E-011.791200E-02

139102.100000E-016.300000E-03

148111.600000E-012.133000E-03

159121.600000E-012.133000E-03

1610131.600000E-012.133000E-03

TheJointCoordinates

jointXY

1.00000010.900000

23.80000010.900000

37.60000010.900000

411.40000010.900000

5.0000007.700000

67.6000007.700000

711.4000007.700000

8.0000004.500000

97.6000004.500000

1011.4000004.500000

11.000000.000000

127.600000.000000

1311.400000.000000

TheInformationofSupports

ISVS

111.000000

112.000000

113.000000

121.000000

122.000000

123.000000

131.000000

132.000000

133.000000

（NA=357）

（NW=1167）

LoadingCase1

TheLoadingsatJoints

NLJ=4

ILJPXPYPM

1100000.0000.0000.00000

2.0000.0000-15000.00000

3.0000.0000-15000.00000

5100000.0000.0000.00000

TheLoadingsatMembers

NLM=7

ILMITLPVDST

122-26000.00003.800000

132-26000.00002.700000

74-36000.00007.600000

84-36000.00003.800000

124-36000.00007.600000

134-36000.00003.800000

14320000.00004.500000

TheResultsofCalculation

TheJointDisplacements

jointuvphi

11.845349E-02-1.982711E-04-1.263100E-04

21.841771E-02-3.424398E-04-8.180773E-06

31.838193E-02-5.043591E-04-1.356524E-04

41.836317E-02-3.892198E-04-1.683554E-04

51.608566E-02-2.069957E-04-9.278065E-04

61.601139E-02-5.147233E-046.593305E-05

71.599555E-02-3.701310E-04-4.819689E-04

81.132049E-02-1.535800E-04-1.283845E-03

91.131820E-02-3.849935E-043.869225E-05

101.130585E-02-2.796765E-04-9.193725E-04

117.105234E-18-1.638186E-17-1.781240E-17

129.610834E-18-4.106598E-17-2.156936E-17

137.783932E-18-2.983216E-17-1.882119E-17

TheTerminalForces

memberN（st）Q（st）M（st）N（en）Q（en）M（en）

184035.890-13086.980-41569.990-84035.89013086.980-8160.553

284035.890-13086.980-6839.447-84035.89013086.980-42891.100

331099.080-28633.300-52776.720-31099.08028633.300-56029.810

4-13086.98015964.11041569.99013086.980-15964.1109515.139

5-15546.32052936.81080667.82015546.320-52936.81088729.980

628633.30031099.08056029.810-28633.300-31099.08043487.230

787221.91093210.620-62622.290-87221.910180389.400-268657.000

826256.56029751.550-2861.126-26256.560107048.500-144003.000

980123.64028742.19053107.150-80123.640-28742.19038867.850

10194594.600113902.200182788.200-194594.600-113902.200181698.700

11135681.80057355.640100515.700-135681.800-57355.64083022.300

122689.85183695.000-146729.300-2689.851215905.000-355668.700

1320483.680160.171-42824.000-20483.680162639.800-245087.300

14163818.60026052.340107861.500-163818.600-116052.300211874.000

15410659.80096108.340216794.000-410659.800-96108.340215693.500

16298321.60077839.320162065.000-298321.600-77839.320188211.900

（NA=357）

（NW=1195）

1.4刚架内力图绘制

轴力图：

（单位N）

剪力图：

（单位N）

弯矩图（单位N.m）

2、计算图示桁架各杆的轴力。

已知A=2400mm2,E=2.0×105MPa。

5分

2.1对杆件结点进行编号如下

2.2文件输入列表

*******************************************************************

**

*2题目2012.10.17*

**

*******************************************************************

弹性模量及控制数据

弹性模量

杆件数

结点数

支座数

荷载

2.00E11（Pa）

14

9

4

1

杆件数据

杆件编号

始端

末端

截面面积（m2）

惯性矩（m4）

1

1

2

2.40E-03

1.00E-10

2

2

3

2.40E-03

1.00E-10

3

3

4

2.40E-03

1.00E-10

4

4

5

2.40E-03

1.00E-10

5

1

8

2.40E-03

1.00E-10

6

1

6

2.40E-03

1.00E-10

7

2

6

2.40E-03

1.00E-10

8

3

6

2.40E-03

1.00E-10

9

3

7

2.40E-03

1.00E-10

10

4

7

2.40E-03

1.00E-10

11

5

7

2.40E-03

1.00E-10

12

5

9

2.40E-03

1.00E-10

13

6

8

2.40E-03

1.00E-10

14

7

9

2.40E-03

1.00E-10

结点坐标

结点号

X（m）

Y（m）

1

0

6

2

2

6

3

4

6

4

6

6

5

8

6

6

2

3

7

6

3

8

0

0

9

8

0

支承条件

81

0

82

0

91

0

92

0

荷载情况

结点荷载5（N）

1

0

-5.00E+04

0

2

0

-5.00E+04

0

3

0

-5.00E+04

0

4

0

-5.00E+04

0

5

-1.00E+04

-5.00E+04

0

非结点荷载0

2.3输出结果文件

*******************************************************************

**

*2题目2012.10.17*

**

*******************************************************************

TheInputData

TheGeneralInformation

ENMNJNSNLC

2.000E+1114941

TheInformationofMembers

memberstartendAI

1122.400000E-031.000000E-10

2232.400000E-031.000000E-10

3342.400000E-031.000000E-10

4452.400000E-031.000000E-10

5182.400000E-031.000000E-10

6162.400000E-031.000000E-10

7262.400000E-031.000000E-10

8362.400000E-031.000000E-10

9372.400000E-031.000000E-10

10472.400000E-031.000000E-10

11572.400000E-031.000000E-10

12592.400000E-031.000000E-10

13682.400000E-031.000000E-10

14792.400000E-031.000000E-10

TheJointCoordinates

jointXY

1.0000006.000000

22.0000006.000000

34.0000006.000000

46.0000006.000000

58.0000006.000000

62.0000003.000000

76.0000003.000000

8.000000.000000

98.000000.000000

TheInformationofSupports

ISVS

81.000000

82.000000

91.000000

92.000000

（NA=270）

（NW=907）

LoadingCase1

TheLoadingsatJoints

NLJ=5

ILJPXPYPM

1.0000-50000.0000.00000

2.0000-50000.0000.00000

3.0000-50000.0000.00000

4.0000-50000.0000.00000

5-10000.0000-50000.0000.00000

TheLoadingsatMembers

NLM=0

TheResultsofCalculation

TheJointDisplacements

jointuvphi

1-1.052370E-04-9.375000E-04-7.026900E-05

2-1.746814E-04-1.193735E-031.087907E-04

3-2.441259E-04-8.137530E-04-3.230397E-05

4-3.552370E-04-1.302888E-03-1.022944E-04

5-4.663480E-04-9.375000E-041.412285E-04

63.860367E-04-8.812350E-041.226822E-04

7-7.938921E-04-9.903881E-04-6.211760E-05

8-3.833334E-18-1.325000E-17-2.257494E-04

92.833334E-18-1.175000E-173.510750E-04

TheTerminalForces

memberN（st）Q（st）M（st）N（en）Q（en）M（en）

116666.660.009.007-16666.660-.009.011

216666.660-.009-.008-16666.660.009-.011

326666.660.011.011-26666.660-.011.010

426666.660-.010-.012-26666.660.010-.007

575000.000-.001-.003-75000.000.001-.004

6-30046.240-.002-.00430046.240.002-.002

749999.980-.002-.003-49999.980.002-.003

839060.150-.002-.005-39060.150.002-.003

921032.390.002.004-21032.390-.002.003

1049999.980.002.002-49999.980-.002.003

11-30046.240.002.00530046.240-.002.002

1275000.000.001.003-75000.000-.001.004

1369106.410.003.008-69106.410-.003.004

1451078.650-.004-.009-51078.650.004-.004

（NA=270）

（NW=907）

2.4桁架内力图绘制

轴力图：

单位（N）

弯矩图：

无

剪力图：

无

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

3.1对杆件及结点编号如下

3.2文件输入列表

*******************************************************************

**

*3题目2012.10.17*

**

*******************************************************************弹性模量及控制数据

弹性模量

杆件数

结点数

支座数

荷载

3.45E10（Pa）

4

5

6

1

杆件数据

杆件编号

始端

末端

截面面积（m2）

惯性矩（m4）

1

1

2

6.5

5.5

2

2

3

6.5

5.5

3

3

4

6.5

5.5

4

4

5

6.5

5.5

结点坐标

结点编号

X（m）

Y（m）

1

0

0

2

40

0

3

60

0

4

80

0

5

120

0

支承条件

11

0

12

0

13

0

22

0

42

0

52

0

荷载情况

结点荷载1（NN.m）

3

0

-3