结构力学求解器(使用指南)结构力学求解器(SM Solver of Windows)是一个关于结构力学阐
发计算的计算机软件, 其功能包含求解平面杆件结构(体系)的几何组成、静定和超静
定结构的内力、位移,影响 线、自由振动的自振频率和振型,以及弹性稳定等结构力学课程中所涉及的绝年夜部分问题. 对几何可变体系可作静态或静态显示机构模态;能绘制结构内力图和位移图;能静态或静态 显示结构自由振动的各阶振
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型和弹性稳定阐发的失稳模态;能
绘制结构的影响线图. 该软件的版本为V1.5.清华年夜学土木系研制.高教出版社刊
行. 一.运行环境
Windows 98/NT. 8M内存. 2M
硬盘空间. 二.装机与运行 将软件光盘置入光驱,在Windows环境下运行光盘上的SMsetup.exe,然后按提示操纵
即可完成装机.装机完成后,桌面上将呈现一个名为\"求解器\"
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的图标.双击桌面上的 \"求解器\"图标,再单击软件的封面,即可使用该求解器.
三.输入数椐
先对结构的结点及单位进行编码,然后按以下诸项输入数椐:
1.结点界说 N,Nn,x,y Nn结点编码; x结点的x 坐标; y结点的y 坐标. 结构整体坐标系为xoy,一般取结构左下支座结点为坐标原
点(0,0).
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2.结点生成(即成批输入结点坐标)
NGEN,Ngen,Nincr,N1,N2,N12incr
,Dx,DY
Ngen结点生成的次数; Nincr每次生成的结点码增
量;
N1、N2基础结点规模; N12incr基础结点的编码增
量;
Dx,DY生成结点的x ,y坐标
增量. 3.单位界说
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E，
N1,N2[,DOF11,DOF12,DOF13,DOF2
1,DOF22,DOF23] N1,N2单位两真个结点码; 以下连接方法:1为连接,0为
不连接;
DOF11,DOF12辨别为单位在杆端1处的x、y标的目的自由度
的连接方法,
缺省值=1;
DOF13单位在杆端1处的转角标的目的自由度的连接方法,缺
省值=0;
DOF21,DOF22辨别为单位在
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杆端2处的x、y标的目的自由度
的连接方法, 缺省值=1;
DOF23单位在杆端2处的转角标的目的自由度的连接方法,缺
省值=0.
4.单位生成(即成批输入单位两真个连接方法) EGEN,Ngen,E1,E2,Nincr
Egen生成次数; E1,E2基础单位规模; Nincr生成中单位两端点对应的结点码增量.
5.支座约束界说
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NSUPT,Sn,Stype,Sdir,[,Sdisx,S
disy,SdisR] Sn支座的结点码; Stype支座类型码; Sdir支座标的目的,以图示标的目的为零,绕结点逆时针旋转
为正;
Sdisxx标的目的的支座位移,
缺省值=0;
Sdisyy标的目的的支座位移,
缺省值=0;
SdisR转角标的目的的支座
位移,缺省值=0.
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以上
(1)～(6)为支座类型码.
6.单位资料性质
ECHAR,ElemStart,ElemEnd,EA,EI
,m
ElemStart单位起始码; ElemEnd单位终止码; EA,EI辨别为单位的抗拉和
抗弯刚度;
m单位的均布质量(kg/m).
7.结点荷载
NLOAD,Ln,Ltype,Lsize[,Ldir]
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Ln荷载作用的结点码; Ltype荷载类型; Ltype=1(1),集中荷载,指向
(叛变)结点; Ltype=2(2),逆时(顺时)针标的目的的集中力矩; Lsize荷载年夜小(kn,knm); Ldir荷载标的目的(度),仅当Ltype=1或1时入,缺省值=0 .
说明:竖向集中力,作用在结点上方时,取 =90 ,反之,取 =90 ;
水平集中力,作用在结点左方时,取 =0 ,反之,取 =180 .
8.单位荷载
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ELOAD,Ln,Ltype,Lsize1[,Lpos1[
Lpos2[,Ldir]]] Ln荷载作用的单位码; Ltype荷载类型; Ltype=1(1),集中荷载,指向
(叛变)单位; Ltype=2(2),逆时(顺时)针标的目的的集中力矩; Ltype=3(3),均布荷载,指向
(叛变)单位; Lsize1荷载年夜小; Lpos1荷载起点至单位杆端1的距离与单位杆长的比值,缺省值
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=0;
Lpos2荷载终点至单位杆端1的距离与单位杆长的比值,缺省值
=1;
(仅对均布荷载输入Lpos2) Ldir荷载标的目的(度),仅当Ltype=1,3或1,3时输入,缺省
值=0.
(注:按局部坐标系界说,其角度以逆时针标的目的为正)
9.频率计算参数
FREQ,Nfreq,FreqStart,Tol Nfreq欲求的频率数目; FreqStart频率起始阶数;
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Tol精度误差限,如0.0005.
10.影响线参数
IL,LoadDOF,En,pos,Fdof LoadDOF单位荷载的标的目的(整体坐标系):1为水平,2为竖
直,3为转角; En单位码;
pos单位上截面位置:距杆端1的距离与杆长的比值; Fdof欲求影响线的内力自由度(局部坐标系),1为轴力,2为剪
力, 3为弯矩. 说明:
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1.计算结构的内力和位移时,仅输入1(或及2),3(或及
4),5,6,7,8 项; 2.当单位的抗拉刚度(EA)或抗弯刚度(EI)为无穷年夜时,则辨
别填1;
3.当斜杆单位作用沿水平线的均布荷载时,需按合力相等的原
则,变换成
沿杆轴线散布的均布荷载输入,荷载类型码仍为3(见例5).
四.上机操纵步调
1.双击桌面上的\"求解器\"图标,再单击\"求解器\"的封面进入使
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用状态; 2.键入数椐文件名(如
TITLE,XXXX),逐行输入数椐(也可
用命令方法输入); 3.将数椐文件存盘 单击桌面上方的\"文件\在文件菜单中点\"保管\"或\"另存为\键
入文件名, 点\"确定\";
4.再单击\"文件\在文件菜
单中点\"退出\"; 5.见提示\"?此命令将结束本
次SM Solver!\" 点\"取消\"或'确定\重新进
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入SM Solver; 6.单击\"文件\在文件菜单
中点\"掀开\";
7.点所要运行的数椐文件名,
并单击\"确定\"; 8.单击桌面下方的\"观览器\"图标,(桌面上显示结构计算简图
的形状),并单 击\"最年夜化\"按钮,将图形
放年夜;
9.单击桌面上方的\"标注\在\"标注\"菜单中点所要显示的参
数;
(如无误,则进行下一步,若
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有误,则进行修改) 10.单击\"观览器\"图标,点桌面上方的\"求解\"; 11.在\"求解\"菜单中,点所要计算的内容(如内力计算、位移计
算等),即可显 示计算结果(如各杆杆真个内力或位移,对比结构的单位编号或
结点编号阅读); 12.单击所要显示的内力类型(轴力、剪力、弯矩)及显示对象
(如\"结构\"或\"单位\"); 13.单击\"观览器\"图标,则显示出内力图或位移图;
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14.重复单击\"观览器\"图标,即可选定和显示不合的内力图;
15.逐层单击题目栏右边的\"关闭\"按钮,当显示:\"此命令将结
束本次SM Solver的 运行\"或提示\"结力求解
器!Overflow\"时,则点\"确定\"退出.
五.计算例题
例1 求图示刚架的内
力.各杆的 EA=3.12X10 KN,
EI=4.16X10 KNM.
TITLE,AAA1 N,1,0,0 N,2,4,0
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N,3,0,4 N,4,4,4 E,1,3,1,1,1,1,1,0 E,3,4,1,1,0,1,1,1 E,4,2,1,1,1,1,1,1 NSUPT,1,6,0,0,0,0 NSUPT,2,6,0,0,0,0
ECHAR,1,3,3.12E+06,4.16E+04
NLOAD,3,1,30,0 ELOAD,1,3,20,0,1,90
例2 求图示组合
结构的内力.设各杆的 EA = EI = 1.
TITLE,AAA2
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N,1,0,0 NSUPT,1,2,90,0,0 N,2,2,0 NSUPT,5,1,0,0 N,3,4,0 ECHAR,1,9,1,1 N,4,6,0 ELOAD,1,3,1,0,1,90 N,5,8,0 ELOAD,2,3,1,0,1,90 N,6,2,2 ELOAD,3,3,1,0,1,90 N,7,6,2 ELOAD,4,3,1,0,1,90
E,1,2,1,1,0,1,1,1 E,2,3,1,1,1,1,1,0 E,3,4,1,1,0,1,1,1 E,4,5,1,1,1,1,1,0 E,6,7,1,1,0,1,1,0 E,6,2,1,1,0,1,1,0 E,7,4,1,1,0,1,1,0
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E,6,1,1,1,0,1,1,0 E,7,5,1,1,0,1,1,0
例3.求图示桁架各杆的轴力. TITLE,,AAA3 N,1,1,0 NGEN,4,1,1,1,1,1,0 NGEN,1,5,1,5,1,0,1 E,1,2,1,1,0,1,1,0 EGEN,3,1,1,1 EGEN,1,1,4,5 E,6,1,1,1,0,1,1,0 EGEN,4,9,9,1 E,1,7,1,1,0,1,1,0
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E,1,8,1,1,0,1,1,0 E,8,5,1,1,0,1,1,0 E,5,9,1,1,0,1,1,0 NSUPT,1,2,90,0,0 NSUPT,5,1,0,0 NLOAD,8,1,1,90 NLOAD,9,1,2,90 (注:此题系静定结构,其内力与资料性质无关,故可不输入
ECHAR项)
例4.求图示桁架的轴力.
提示:支座约束和结点荷载
信息为
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NSUPT,1,2,90,0,0 NSUPT,2,1,0,0 NLOAD,7,1,8,90 NLOAD,8,1,4,180 NLOAD,5,1,4,180
例5.求图示三铰刚架的内力. 提示:支座约束及斜杆单位的
荷载信息为 NSUPT,1,2,90,0,0 NSUPT,2,2,0,0,0
ELOAD,2,3,9.48682596,0,1,71.5
65
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注:将沿水平线均布荷载(q)变换成沿杆轴线的均布荷载(q )
即q =qcos =10X6 / 40 =
9.48682596
例6.求图示刚架的内力.设EI=1.
TITLE,AAA6 N,1,0,0 N,2,4,0 N,3,8,0 N,4,4,4 E,1,2,1,1,1,1,1,1 E,2,3,1,1,1,1,0,1 E,4,2,1,1,0,1,1,1
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NSUPT,1,6,90,0,0,0 NSUPT,3,5,0,0,0 NSUPT,4,4,90,0,0 ECHAR,1,1,1,1 ECHAR,2,2,1,2 ECHAR,3,3,1,1 ELOAD,1,3,30,0,1,90 ELOAD,2,1,50,0.5,90 (注:取EA= ,填1)
例7.求图示梁的
内力和位移 .EI=5X10 KNM .
TITLE,AAA7 N,1,0,0 N,2,6,0
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N,3,7.5,0 E,1,2,1,1,0,1,1,1 E,2,3,1,1,1,0,0,0 NSUPT,1,3,0,0 NSUPT,2,1,0,0 ECHAR,1 2 1,5E+04 ELOAD,2,3,16,0,1,90 ELOAD,2,1,20,1,90
例8.求图示铰接排架的内力. EI = 1, EI = 6 (设横梁的 EI=1,柱子的
EA= ) TITLE,AAA8
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N,1,0,0 NSUPT,1,6,0,0,0,0 N,2,6,0 NSUPT,2,6,0,0,0,0
N,3,16,0
NSUPT,3,6,0,0,0,0 N,4,0,6 ECHAR,1,1,1,1 N,5,6,6 ECHAR,2,4,1,6 N,6,6,7 ECHAR,5,6,1,1 N,7,6,10 ECHAR,7,8,1,1
N,8,16,10
ELOAD,6,1,20,1/3,90
N,9,16,7 E,1,4,1,1,1,1,1,0 E,2,5,1,1,1,1,1,1 E,3,9,1,1,1,1,1,1
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E,5,6,1,1,1,1,1,1 E,6,7,1,1,1,1,1,0 E,9,8,1,1,1,1,1,0 E,4,5,1,1,0,1,1,0 E,7,8,1,1,0,1,1,0
例9.计算图示两
层刚架的自振频率和主振型 横梁的均布质量m = m =
15X10 kg/m
柱子的抗弯刚度 EI =1X10
kn.m 设EA = TITLE,AAA9 N,1,0,0
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N,2,4,0 N,3,0,3 N,4,4,3 N,5,0,6 N,6,4,6 E,1,3,1,1,1,1,1,1 E,3,5,1,1,1,1,1,1 E,2,4,1,1,1,1,1,1 E,4,6,1,1,1,1,1,1 E,3,4,1,1,1,1,1,1 E,5,6,1,1,1,1,1,1 NSUPT,1,6,0,0,0,0 NSUPT,2,6,0,0,0,0 ECHAR,1,4,1,1E+08,1E08
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ECHAR,5,6,1,1,1.5E+04 FREQ,2,1,0.0005 (注:柱子的质量不克不及填0,可填一个很小的数,如10 )
例10.对图示两跨
四层框架结构,辨别计算竖向荷载
和水平荷载作用下的内力. 各杆的EA、EI值见下表: 框架梁柱计算参数表 截面 弹性模量 惯性矩
EA EI
构件 A=bXh(m ) E(kn/m ) I(m ) (kn) (knm ) 底层 0.25xX0.5 3X10
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0.521X10 0.375X10 1.563X10
梁
其它层 0.25X0.5 2.8X10 0.521X10 0.350X10 1.459X10
底 边柱 0.4X0.4 3X10
0.213X10 0.480X10 0.639X10
层 中柱 0.45X0.45 3X10 0.342X10 0.608X10 1.026X10
柱
其 边柱 0.4X0.4 2.8X10 0.213X10 0.448X10 0.596X10
它
层 中柱 0.45X0.45 2.8X10 0.342X10 0.567X10 0.958X10
欧阳数创编
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TITLE,AAA10
N,1,0,0 水平荷载作用 N,2,5.0,0 NLOAD，4,1,8.05,0 N,3,10.0,0 NLOAD,7,1,11.17,0 NGEN,1,3,1,3,1,0,4.5 NLOAD,10,1,15.20,0 NGEN,3,3,4,6,1,0,3 NLOAD,13,1,19.10,0 E,1,4,1,1,1,1,1,1 竖向荷
载作用 EGEN,2,1,1,1
ELOAD,13,3,19.30,0,1,9
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EGEN,3,1,3,3
ELOAD,14,3,19.30,0,1,90
E,4,5,1,1,1,1,1,1 ELOAD,15,3,19.30,0,1,90
E,5,6,1,1,1,1,1,1 ELOAD,16,3,19.30,0,1,90
E,7,8,1,1,1,1,1,1 ELOAD,17,3,19.30,0,1,90
EGEN,2,15,15,3
ELOAD,18,3,19.30,0,1,90
E,8,9,1,1,1,1,1,1 ELOAD,19,3,19.50,0,1,90
EGEN,2,18,18,3
ELOAD,20,3,19.50,0,1,90
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NSUPT,1,6,0,0,0,0 NLOAD,4,1,53.79,90 NSUPT,2,6,0,0,0,0 NLOAD,7,1,53.79,90 NSUPT,3,6,0,0,0,0 NLOAD,10,1,53.79,90
ECHAR,1,1,4.8E+06,6.39E+04
NLOAD,6,1,53.79,90
ECHAR,2,2,6.08E+06,10.26E+04
NLOAD,9,1,53.79,90
ECHAR,3,3,4.8E+06,6.39E+04
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NLOAD,12,1,53.79,90
ECHAR,4,4,4.48E+06,5.96E+04
NLOAD,5,1,71.97,90
ECHAR,6,6,4.48E+06,5.96E+04
NLOAD,8,1,71.97,90
ECHAR,7,7,4.48E+06,5.96E+04
NLOAD,11,1,71.97,90
ECHAR,9,9,4,48E+06,5.96E+04
NLOAD,13,1,44.08,90
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ECHAR,10,10,4.48E+06,5.96E+04
NLOAD,15,1,44.08,90
ECHAR,12,12,4.48E+06,5.96E+04
NLOAD,14,1,50.86,90
ECHAR,5,5,5.67E+06,9.58E+04
ECHAR,8,8,5.67E+06,9.58E+04
ECHAR,11,11,5.67E+06,9.58E+04
ECHAR,13,14,3.75E+06,15.63E+0
4
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ECHAR,15,20,3.50E+06,14.59E+0
4
时间：2021.03.02 创作：欧阳数 时间：2021.03.02 创作：欧阳数 欧阳数创编
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