實驗指導書
---《結構力學》
編者 xx
1 平面結構的輸入
乙個平面結構體系主要有結點定義、單元定義、約束定義。欲輸入乙個結構體系，首先建立乙個新檔案，然後輸入命令。在求解器中輸入命令有兩種方法：
利用「命令」選單中的子選單，開啟相應的對話方塊，在對話方塊中根據提示和選項輸入命令；在命令中直接鍵入命令列。第二種方法要求使用者對命令格式相當熟悉，因此下面主要介紹如何應用「命令」選單輸入平面結構體系。
1. 結點的輸入和定義
利用上述步驟，連續輸入所需的結點,完成輸入後,單擊「關閉」按鈕，關閉結點對話方塊。
2. 單元的定義
利用上述步驟，連續輸入所需的單元,完成輸入後,單擊「關閉」按鈕，關閉單元對話方塊。若要預覽；可以單擊「預覽」。修改時可以修改命令。
3. 結點支座的定義
利用上述步驟，連續輸入所需的結點支座,完成輸入後，單擊「關閉」按鈕，關閉支座約束對話方塊。若要預覽，可以單擊「預覽」。修改時可以修改命令。最後形成所需的平面幾何體系。
下面討論如何利用求解器進行幾何組成分析。
2 用求解器求解幾何構造分析
對於幾何構造分析，求解器具有兩種求解功能。
1. 自動求解
利用自動求解：可以判斷幾何可變還是幾何不變；對於可變體系，給出體系的自由度，指出是常變體系還是瞬變體系，並靜態或動畫顯示機構運動模態；若體系有多餘的約束，給出多餘約束的數目。
2. 智慧型求解
3． 用求解器計算結構的影響線
利用《結構力學求解器》可以求解任意結構的任意單元中任意截面的內力影響線，單位荷載可以是單位豎向力、水平力、單位力矩；內力可以是彎矩、剪力或軸力。
1. 利用編輯器選擇或錄入一靜定結構。
如圖4－1
圖4－1
2. 輸入影響線求解引數
在編輯器中開啟「命令」下拉列表中的「其他控制引數」的「影響線」(圖4－2a)，此時顯示「影響線求解引數」對話方塊圖4－2b，在對話方塊中按需要選擇：單位荷載的型別和方向、欲求影響線截面內力的位置、型別。單擊「應用」按鈕，然後單擊「關閉」按鈕，退出對話方塊。
圖4－2a
圖4－2b
3. 求解
單擊編輯器中「求解」下拉列表中的「影響線」(圖4－3a)，在影響線顯示器中有影響線資料，當選則「結構」、「單元」時，在瀏覽器中將顯示相應的影響線(圖4－4b)。
圖4－3a
圖4－3b
4、 用求解器進行位移計算
在輸入乙個靜定結構後，為了求解結構的位移，只要輸入結構的各桿件的材料性質和溫度變化就能夠計算結構的位移，下面討論如何輸入材料性質和溫度改變。
1. 輸入材料的性質
在「編輯器」中依次選擇選單「命令」、「材料性質」(圖6-14a)，則顯示材料性質對話方塊(圖6-14b)，從中選擇材料相同的單元範圍，再輸入所需的桿件剛度性質，均布質量、極限彎矩可以空缺，然後單擊「應用」，直至各桿件定義完畢，最後單擊「關閉」，完成輸入，即可進行位移計算。
2. 輸入溫度改變
在「編輯器」中依次選擇選單「命令」、「溫度改變」(圖6-15a)，則顯示溫度改變對話方塊(圖6-15b)，從中選擇溫度改變相同的單元範圍，再根據提示選擇所需的各項引數，然後單擊「應用」，直至各桿件定義完畢，最後單擊「關閉」，完成輸入，即可進行位移計算。
5． 用求解器進行力法計算
利用求解器可以求解一般平面超靜定結構的位移和內力。
在利用求解器求解超靜定結構的內力和位移時，只要輸入一超靜定結構，同時由於超靜定結構的內力與剛度有關，故應輸入各個桿件的材料性質(ei,ea)，然後可直接應用求解器中的命令進行計算。
當然利用求解器也可以練習力法，具體做法是：
1.輸入一超靜定結構（手工輸入）。
2.根據情況選擇一基本體系，基本體系可以是靜定結構，也可以是超靜定結構（手工輸入基本體系）。
3.列力法方程（手工列方程）。
4.利用求解器計算位移的功能，計算各項係數（求解器自動計算）。
5.求出多餘未知力（收手工計算）。
思考：為什麼基本體系可以選擇超靜定結構？
6．矩陣位移法中的程式應用
基本資訊的輸入
在使用矩陣位移法解題時，我們首先要進行結構的離散化，這一步需要手工完成的。對用結點將結構進行劃分所得到的單元集合體，按一定順序對結點、單元分別加以編號。接著用數字描述結點左邊、單元材料和截面特性以及支承資訊和荷載資訊等等，為矩陣位移法的分析，計算程式提供資訊，需要向程式提供的資料有以下幾類：
（1）幾何形狀及材料特性資料：包括結點個數、座標位置、單元數、單元編碼，單元的截面性質和單元的彈性模量。
（2）結構的約束情況資料：包括約束數和約束所在的結點和方向。
（3）荷載情況資料：包括結點荷載和非結點荷載對於結點荷載需要輸入荷載作用結點、方向和大小；對於非結點荷載需要輸入荷載作用單元號，荷載型別，作用位置，大小和方向。
2．剛度矩陣：包括單元剛度矩陣和總的剛度矩陣。
3．邊界條件的處理：可單獨開闢列寬為4的矩陣儲存由關結點的約束資訊，其中第一列存放結點編號，其餘三列存放利用0、1開關控制結點各方向的約束情況。比如用1代表有約束，那麼對於結點編號為10的固定支座其約束資訊就可以資料化為10，1，1，1；而固定鉸支座可以表示為10，1，1，0。
4．非結點荷載的等效：
5．建立求解剛度方程：剛度方程中的未知量是結點的位移，剛度方程是乙個多元的線性方程組｛p｝＝［k］｛δ｝，它的解法很多，常見的有高斯消元法、矩陣分解法等，這些方法的程式都容易實現。
6．計算杆端力。
下面以下圖為例求解所示剛架內力的資料輸入和結果輸出。
3，5，1，1 「單元數、結點數、特殊點數、結點荷載數目、非結點荷載數目」
0.0，0.0，4.0，0.0，0.0，4.0，0.0，4.0，4.0，4.0 「各結點座標（按結點編號順序輸入）」
1，3，0.312e＋07，0.416e＋05，4，5，0.312e＋07，0.416e＋05，2，5，0.312e＋07，
0.416e＋07
「各單元定義，包括單元兩端結點編號、的值（按單元編號順序輸入）」
1，1，1，1，2，1，1，1，4，3，3，0 「結束資訊（1代表有約束，0代表無約束）」
4.1，30.0結點荷載資訊」
結果輸出：
ne=3 nj=5 ns=3 npj=1 npf=1
nodal point coordinates
element data
specisl nodal point data
nodal point load data
node px—py—pz
4.1 30.0000
no—nodal point load data
displacements ofnodes
element
element thruse/shear/moment
element
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