西南大學網(wǎng)絡(luò)教育在線作業(yè)答案0729《結(jié)構(gòu)力學》.doc

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結(jié)構(gòu)力學 1：[論述題] 簡答題 1、簡述剛架內(nèi)力計算步驟。 答：（1）求支座反力。簡單剛架可由三個整體平衡方程求出支座反力，三鉸剛架及主從剛架等，一般要利用整體平衡和局部平衡求支座反力。（2）求控制截面的內(nèi)力?？刂平孛嬉话氵x在支承點、結(jié)點、集中荷載作用點、分布荷載不連續(xù)點?？刂平孛姘褎偧軇澐殖墒芰唵蔚膮^(qū)段。運用截面法或直接由截面一邊的外力求出控制截面的內(nèi)力值。（3）根據(jù)每區(qū)段內(nèi)的荷載情況，利用"零平斜彎”及疊加法作出彎矩圖。作剛架Q、N圖有兩種方法，一是通過求控制截面的內(nèi)力作出；另一種方法是首先作出M圖；然后取桿件為分離體，建立矩平衡方程，由桿端彎矩求桿端剪力；最后取結(jié)點為分離體，利用投影平衡由桿端剪力求桿端軸力。當剛架構(gòu)造較復雜（如有斜桿），計算內(nèi)力較麻煩事，采用第二種方法。（4）結(jié)點處有不同的桿端截面。各截面上的內(nèi)力用該桿兩端字母作為下標來表示，并把該端字母列在前面。（5）注意結(jié)點的平衡條件。 2、簡述計算結(jié)構(gòu)位移的目的。 答：(1) 驗算結(jié)構(gòu)的剛度。校核結(jié)構(gòu)的位移是否超過允許限值，以防止構(gòu)件和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形而影響結(jié)構(gòu)的正常使用。(2) 為超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析打基礎(chǔ)。超靜定結(jié)構(gòu)的計算要同時滿足平衡條件和變形連續(xù)條件。(3) 結(jié)構(gòu)制作、施工過程中也常需先知道結(jié)構(gòu)的位移。 3、如何確定位移法基本未知量。 答：（1）在剛結(jié)點處加上剛臂。（2）在結(jié)點會發(fā)生線位移的方向上加上鏈桿。（3）附加剛臂與附加鏈桿數(shù)目的總和即為基本未知量數(shù)目。確定線位移的方法（1）由兩個已知不動點所引出的不共線的兩桿交點也是不動點。（2）把剛架所有的剛結(jié)點（包括固定支座）都改為鉸結(jié)點，如此體系是一個幾何可變體系，則使它變?yōu)閹缀尾蛔凅w系所需添加的鏈桿數(shù)目即等于原結(jié)構(gòu)的線位移數(shù)目。 4、簡述力法的基本思路。 答：力法的基本思路：將超靜定結(jié)構(gòu)的計算轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)的計算，首先選擇基本結(jié)構(gòu)和基本體系，然后利用基本體系與原結(jié)構(gòu)之間在多余約束方向的位移一致性和變形疊加列出力法典型方程，最后求出多余未知力和原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。第一步：去掉原結(jié)構(gòu)的多余約束，代之以多余未知力，得到靜定的基本體系。第二步：基本體系和原結(jié)構(gòu)的變形相同，特別是基本體系上與多余未知力相應(yīng)的位移與原超靜定結(jié)構(gòu)上多余約束處的位移條件一致，這是確定多余未知力大小的依據(jù)。一般情況下，當原結(jié)構(gòu)上在多余約束處沒有支座位移時，則基本體系應(yīng)滿足的變形條件是：與多余未知力相應(yīng)的位移為零。 5、簡述結(jié)構(gòu)力學研究方法。 答：結(jié)構(gòu)力學問題的研究手段包含理論分析、實驗研究和數(shù)值計算，本課程只進行理論分析和計算。結(jié)構(gòu)力學的計算方法很多，但都要考慮以下三方面的條件：（1）力系的平衡條件或運動條件。（2）變形的幾何連續(xù)條件。（3）應(yīng)力與變形間的物理條件（本構(gòu)方程）。利用以上三方面進行計算的，又稱為"平衡-幾何”解法。采用虛功和能量形式來表述時候，則稱為"虛功-能量”解法。隨著計算機的進一步發(fā)展和應(yīng)用，結(jié)構(gòu)力學的計算由過去的手算正逐步由計算機所代替，本課程的學習將為進一步學習和掌握其他現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法打下基礎(chǔ)。 6、簡述位移法計算超靜定剛架的一般步驟。 答：用位移法計算超靜定剛架的步驟如下：1）確定基本未知量；2）由轉(zhuǎn)角位移方程，寫出各桿端力表達式；3）在由結(jié)點角位移處，建立結(jié)點的力矩平衡方程，在由結(jié)點線位移處，建立截面的剪力平衡方程，得到位移法方程；4）解方程，求基本未知量；5）將已知的結(jié)點位移代入各桿端力表達式，得到桿端力；6）按桿端力作彎矩圖；7）校核。 5：[單選題] 1、圖示結(jié)構(gòu)，A截面轉(zhuǎn)角方向是圖（ ） A：等于0 B：順時針 C：逆時針 D：不能確定 參考答案：B 6：[單選題] 2、圖示兩結(jié)構(gòu)相同的是圖（） A：剪力 B：軸力 C：C點豎向位移 D：彎矩 參考答案：D 7：[單選題]3、圖所示體系的幾何組成為（ ） A：幾何不變，無多余約束； B：幾何不變，有多余約束； C：瞬變體系； D：常變體系。 參考答案：B 8：[單選題]4、圖示對稱結(jié)構(gòu)，力法求解時，未知量最少為( ) A：12 B：8 C：4 D：2 參考答案：D 9：[判斷題] 1、力法和位移法既能用于求超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，又能用于求靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。（） 參考答案：錯誤 10：[判斷題]2、靜定結(jié)構(gòu)在非荷載外因（支座移動、溫度改變、制造誤差）作用下，不產(chǎn)生內(nèi)力，但產(chǎn)生位移。 參考答案：正確 11：[判斷題]3、圖示結(jié)構(gòu)，去掉其中任意兩根支座鏈桿后余下部分都可作為力法計算的基本體系。圖 參考答案：錯誤 12：[判斷題]4、體系幾何組成分析中，鏈桿都能看作剛片，剛片有時能看作鏈桿，有時不能看作鏈桿。 參考答案：錯誤 13：[判斷題]5、體系的多余約束對體系的計算自由度、自由度及受力狀態(tài)都沒有影響，故稱多余約束。 參考答案：錯誤 14：[判斷題]6、不受外力作用的任何結(jié)構(gòu)，內(nèi)力一定為零。（） 參考答案：錯誤 15：[判斷題] 7、引起結(jié)構(gòu)變形的因素只有三種：荷載作用、溫度改變和支座位移。（） 參考答案：錯誤 16：[判斷題] 8、虛位移原理中的虛功方程等價于靜力平衡方程，虛力原理中虛功方程等價于變形協(xié)調(diào)方程。 （） 參考答案：正確1：[填空題] 1、結(jié)構(gòu)是。 參考答案：建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu),簡稱結(jié)構(gòu)。例如房屋中的梁柱體系，水工建筑物中的擋土墻、閘門和水壩，公路和鐵路上的橋梁和隧洞等等。 2：[填空題] 2、自由度S是 。 參考答案：指體系運動時，可以獨立改變的幾何參數(shù)的數(shù)目；即確定體系位置所需獨立坐標的數(shù)目。 3：[填空題] 3、結(jié)構(gòu)的位移是 。 參考答案：結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、支座移動與制造誤差等各種因素作用下發(fā)生變形，因而結(jié)構(gòu)上個點的位置會有變動。這種位置的變動稱為位移。 4：[填空題] 4、功的互等定理是。 參考答案：第一狀態(tài)外力在第二狀態(tài)位移上所做的功等于第二狀態(tài)外力在第一狀態(tài)位移上所做的功。即W12=W21 5：[填空題]5、轉(zhuǎn)動剛度是 。 參考答案：表示桿端對轉(zhuǎn)動的抵抗能力。在數(shù)值上等于使桿端產(chǎn)生單位角度j=1時，在該桿端所需施加的力矩，用Sij表示 6：[填空題] 6、活載是。 參考答案：是建筑物在施工和使用期間可能存在的可變荷載，如吊車荷載、結(jié)構(gòu)上的人群、風、雪等荷載。 7：[填空題]7、剛結(jié)點是 。 參考答案：連接各桿端既不能相對移動，又不能相對轉(zhuǎn)動；既可以傳遞力，又可傳遞力矩。 8：[填空題] 8、超靜定結(jié)構(gòu)是。 參考答案：在幾何組成上是幾何不變、有多余約束的體系，其全部支反力和內(nèi)力均不可由靜力平衡條件唯一確定，還須補充其他條件。 9：[填空題]9、分配系數(shù)是 。 參考答案：桿ij的轉(zhuǎn)動剛度與匯交于i結(jié)點的所有桿件轉(zhuǎn)動剛度之和的比值。 10：[填空題]10、形常數(shù)是。 參考答案：由單位桿端位移引起的單跨超靜定梁的桿端力，稱為形常數(shù)。 11：[判斷題]8、力矩分配法中的分配系數(shù)、傳遞系數(shù)與外來因素（荷載、溫度變化等）有關(guān)。 參考答案：錯誤 12：[判斷題] 3、圖3（a）所示超靜定梁的變形與圖3（b）所示靜定梁的變形相同。（） 參考答案：錯誤 13：[判斷題]6、有多余約束的體系一定是幾何不變體系。 參考答案：錯誤 14：[判斷題] 2、圖2所示結(jié)構(gòu)，去掉其中任意兩根支座鏈桿后余下部分都可作為力法計算的基本體系。（ ） 參考答案：錯誤 15：[判斷題] 4、靜定結(jié)構(gòu)在非荷載外因（支座移動、溫度改變、制造誤差）作用下，不產(chǎn)生內(nèi)力，但產(chǎn)生位移。（） 參考答案：正確 16：[判斷題] 5、力法和位移法既能用于求超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，又能用于求靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。（） 參考答案：錯誤 17：[判斷題]7、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與荷載有關(guān)，而與材料的性質(zhì)、截面的形狀及大小無關(guān)。 參考答案：正確 18：[判斷題] 1、圖1所示體系為無多余約束的幾何可變體系。（） 參考答案：錯誤 1：[判斷題] 3、圖3（a）所示超靜定梁M圖與圖3（b）所示靜定梁M圖相同。（）圖3 參考答案：正確 2：[單選題] 4、圖7中圖A～圖所示結(jié)構(gòu)均可作為圖7（a）所示結(jié)構(gòu)的力法基本結(jié)構(gòu)，使得力法計算最為簡便的基本結(jié)構(gòu)是（）圖7 A：A B：B C：C D：D 參考答案：C 3：[判斷題] 6、結(jié)構(gòu)只在荷載作用下的，力法典型方程中的系數(shù)與自由項，有的與結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)，有的與結(jié)構(gòu)的剛度無關(guān)。（） 參考答案：錯誤 4：[判斷題] 7、增加各桿剛度，則結(jié)構(gòu)的結(jié)點位移就一定減少。（） 參考答案：錯誤 5：[判斷題] 8、有變形就有應(yīng)力，有應(yīng)力就有變形。（ ） 參考答案：錯誤 6：[單選題]2、圖5所示梁受外力偶作用，其正確的彎矩圖形狀應(yīng)為（） A：A B：B C：C D：D 參考答案：C 7：[單選題] 3、圖6所示結(jié)構(gòu)，B截面轉(zhuǎn)角方向是（）圖6 A：順時針 B：逆時針 C：等于0 D：不能確定 參考答案：B 8：[單選題] 1、圖4所示體系的幾何組成是（）圖4 A：無多余約束的幾何不變體系 B：幾何可變體系 C：有多余約束的幾何不變體系 D：瞬變體系 參考答案：A 9：[判斷題] 2、圖2所示體系是一個靜定結(jié)構(gòu)。（） 參考答案：錯誤 10：[判斷題] 4、位移法和力矩分配法只能用于求超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，不能用于求靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。(） 參考答案：錯誤 11：[判斷題] 5、有變形就有應(yīng)力，有應(yīng)力就有變形。（） 參考答案：錯誤 12：[判斷題] 1、圖1所示體系，去掉其中任意一根支座鏈桿后，剩下部分都是幾何不變無多余約束的體系。（） 參考答案：錯誤 1：[論述題]1、用力法求解并作出圖7所示超靜定結(jié)構(gòu)的彎矩圖，EI=常數(shù)。 L L L 2P 參考答案：1422868636734.doc 2：[論述題] 2、用力法計算并作圖示結(jié)構(gòu)的M圖。各桿EI均為常數(shù)。 參考答案：1422868636736.doc 3：[判斷題]14、虛位移原理中的虛功方程等價于靜力平衡方程，虛力原理中虛功方程等價于變形協(xié)調(diào)方程。 參考答案：正確 4：[判斷題]13、引起結(jié)構(gòu)變形的因素只有三種：荷載作用、溫度改變和支座位移。 參考答案：錯誤 5：[判斷題]12、不受外力作用的任何結(jié)構(gòu)，內(nèi)力一定為零。 參考答案：錯誤 6：[判斷題]11、體系的多余約束對體系的計算自由度、自由度及受力狀態(tài)都沒有影響，故稱多余約束。 參考答案：錯誤 7：[判斷題]10、體系幾何組成分析中，鏈桿都能看作剛片，剛片有時能看作鏈桿，有時不能看作鏈桿。 參考答案：錯誤 8：[判斷題]9、力法和位移法的基本未知量是相同的。 參考答案：錯誤 9：[判斷題]8、任意兩根鏈桿的交點都可以看作虛鉸。 參考答案：錯誤 10：[判斷題]7、力矩分配中的傳遞系數(shù)等于傳遞彎矩與分配彎矩之比，它與外因無關(guān)。 參考答案：正確 11：[判斷題]6、用力法解超靜定結(jié)構(gòu)時，只能采用多余約束力作為基本未知量。 參考答案：錯誤 12：[判斷題]5、實際工程中的桁架結(jié)構(gòu)，只有軸力，沒有彎矩和剪力。 參考答案：錯誤 13：[判斷題]4、簡支的斜梁，在豎向荷載作用下，其內(nèi)力與等跨度且同荷載的水平簡支梁相同。 參考答案：錯誤 14：[判斷題]1、位移法方程的主系數(shù)可能》0或《0。 參考答案：錯誤 15：[判斷題]3、當上部體系只用不交于一點也不全平行的三根鏈桿與大地相連時，只需分析上部體系的幾何組成，就能確定原體系的幾何組成。 參考答案：正確 16：[判斷題]2、用力法計算超靜定結(jié)構(gòu)時，其基本未知量是未知結(jié)點位移。 參考答案：錯誤 單項選擇題 圖1 圖2 圖3 圖4 圖5 圖6 圖7 1、圖1所示計算簡圖是： （ ） A、為無多余約束的幾何不變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為0 ,自由度數(shù)為0。 B、為無多余約束的幾何可變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為0 ,自由度數(shù)為1。 C、為有多余約束的幾何不變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為1 ,自由度數(shù)為0。 D、為有多余約束的幾何可變體系。結(jié)構(gòu)多余約束數(shù)為0 ,自由度數(shù)為1。 2、圖2所示結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)、未知結(jié)點位移數(shù)是： （ ） A、超靜定次數(shù)是0、未知結(jié)點位移數(shù)是0。B、超靜定次數(shù)是1、未知結(jié)點位移數(shù)是0。 C、超靜定次數(shù)是1、未知結(jié)點位移數(shù)是1。D、 超靜定次數(shù)是1、未知結(jié)點位移數(shù)是0。 3、圖3所示梁，： （ ） A、。B、。C、。D。 4、圖4所示結(jié)構(gòu)，分配系數(shù) （ ） A、。B、。 C、。D、。 5、用圖乘法求位移的必要條件之一是： ( ) A、單位荷載下的彎矩圖為一直線； B、結(jié)構(gòu)可分為等截面直桿段； C、所有桿件EI為常數(shù)且相同； D、結(jié)構(gòu)必須是靜定的。 6、圖5示結(jié)構(gòu)截面K的彎矩（下側(cè)受拉為正）為 （　 ） A、0　　B、M　　C、2M　　D、－M 7、圖6所示兩個剛架的關(guān)系是 （　 ） A、內(nèi)力相同，變形也相同 B、內(nèi)力相同，變形不同 C、內(nèi)力相同，變形相同 D、內(nèi)力不同，變形也不相同 8、位移法的基本結(jié)構(gòu)是 （ 　） A、靜定剛架　 B、單跨靜定梁的組合體　 C、單跨超靜定梁的組合體　 D鉸結(jié)體系 9、 圖7所示結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)為 （ ） A、 3 B、 2 C、 4 D、 5 10、 導出單位荷載法的原理是 （ ） A、 虛位移原理 B、 虛力原理 C、疊加原理 D、 靜力平衡條件 參考答案： 1、A2、D3、C4、D5、B6、B7、B8、C9、C10、B 名詞解釋 1、結(jié)構(gòu)的計算簡圖：實際結(jié)構(gòu)往往是很復雜的,進行力學計算以前，必須加以適當?shù)睾喕?，忽略次要因素，顯示其基本的特點，用一個簡化的圖形來代替實際結(jié)構(gòu)，這個圖形稱為結(jié)構(gòu)的計算簡圖。 2、幾何不變體系：在不考慮材料應(yīng)變的條件下，在任意荷載作用下，幾何形狀和位置保持不變的體系。 3、自由度：是指物體或體系運動時可以獨立變化的幾何參數(shù)的數(shù)目。即確定物體或體系位置所需的獨立坐標數(shù)。 4、約束（或聯(lián)系）用于限制體系運動的裝置 5、疊加原理：結(jié)構(gòu)中有一組荷載（外力、溫度、支座沉陷等）產(chǎn)生的內(nèi)力或位移等于每一荷載單獨作用產(chǎn)生的內(nèi)力或位移的總和。 6、超靜定結(jié)構(gòu)：在幾何組成上是幾何不變、有多余約束的體系，其全部支反力和內(nèi)力均不可由靜力平衡條件唯一確定，還須補充其他條件。 7、桁架：一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)，桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強度，在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。 8、結(jié)構(gòu)位移：結(jié)構(gòu)上點的位置的移動(線位移)或截面的轉(zhuǎn)動（角位移）。主要由荷載作用、溫度變化、支座沉陷、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的誤差以及結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)隨時間的變化等原因引起。 9、對稱荷載：所謂對稱荷載是指荷載繞對稱軸對折后，左右兩部分的荷載彼此重合，具有相同的作用點、相同的數(shù)值和相同的方向。 10、轉(zhuǎn)動剛度 (Sij)：表示桿端對轉(zhuǎn)動的抵抗能力。在數(shù)值上等于使桿端產(chǎn)生單位角度j=1時，在該桿端所需施加的力矩，用Sij表示。 11、結(jié)構(gòu)?：建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu),簡稱結(jié)構(gòu) 12、幾何可變體系：在任意荷載的作用下，即使不考慮材料的應(yīng)變，它的形狀和位置也是可以改變的。 13、剛片：平面的剛體又稱為剛片。 14、靜定結(jié)構(gòu)：靜定結(jié)構(gòu)：在幾何組成上是幾何不變、無多余約束的體系，其全部支反力和內(nèi)力均可由靜力平衡條件唯一確定。 15、形常數(shù)：由單位桿端位移引起的單跨超靜定梁的桿端力，稱為形常數(shù) 16、內(nèi)力：相互作用力由于外力作用而引起的變量。 17、剛架：由若干直桿，部分或全部用剛結(jié)點連接而成的幾何不變體系。 18、虛功互等定理：第一狀態(tài)外力在第二狀態(tài)位移上所做的功等于第二狀態(tài)外力在第一狀態(tài)位移上所做的功。即W12=W21 19、虛鉸：聯(lián)結(jié)兩個鋼片的兩根鏈桿的作用相當于在其交點處的一個單鉸 20、分配系數(shù)：桿ij的轉(zhuǎn)動剛度與匯交于i結(jié)點的所有桿件轉(zhuǎn)動剛度之和的比值。 21、活載：是建筑物在施工和使用期間可能存在的可變荷載，如吊車荷載、結(jié)構(gòu)上的人群、風、雪等荷載。 22、剛結(jié)點：連接各桿端既不能相對移動，又不能相對轉(zhuǎn)動；既可以傳遞力，又可傳遞力矩。 幾何組成分析： 圖1 圖2 圖3 解： 對圖1所示體系進行幾何組成分析時，可把地基作為一個剛片，當中的T字形部分BCE作為一個剛片。左邊的AB部分雖為折線，但本身是一個剛片而且只用兩個鉸與其他部分相聯(lián)，因此它實際上與A、B兩鉸連線上的一根鏈桿（如圖中虛線所示）的作用相同。同理，右邊的CD部分也相當于一根鏈桿。這樣，此體系便是兩個剛片用AB、CD和EF三根鏈桿相聯(lián)而組成，三桿不全平行也不同交于一點，故為幾何不變體系，而且沒有多余約束。 對圖2所示體系有：去二元體DEBF；去二元體FBC；去二元體CB；AB桿件與地基剛接構(gòu)成剛片；整個體系為無多余約束的幾何不變體系。 AB為基本部分，其它為附屬部分。 對圖3所示體系有：DE桿件與地基構(gòu)成幾何不變體系；CB剛片與地基之間用AB鏈桿和C處兩個平行鏈桿相連接，三個鏈桿不平行也不交與一點滿足二剛片規(guī)則，故CB與地基構(gòu)成幾何不變體系；BD鏈桿為多余聯(lián)系；故整個體系為有一個多余約束的幾何不變體系。 超靜定結(jié)構(gòu)求解： （1）用力法作圖1所示結(jié)構(gòu)的M圖.EI=常數(shù)。 （2）用位移法(利用對稱性)計算圖2所示結(jié)構(gòu)并畫彎矩圖。（EI=常數(shù)） 圖1 圖2 1、解：因為結(jié)構(gòu)對稱荷載反對稱，可利用對稱性如下 q q q q 2q q q 對稱半結(jié)構(gòu)用位移法求解 q 2ql2/72 4ql2/72 4ql2/72 2ql2/72 對稱彎矩圖 2、解：（1）將一般荷載分為對稱和反對稱荷載。在對稱荷載作用下， 只有橫梁受壓力（25k N）,彎矩為零；在反對稱荷載作用下，取半結(jié)構(gòu)計算。 設(shè)基本未知位移順時針為正，水平位移不作為未知量。 （2） 桿端彎矩 ， （3） 位移法方程 ，解得 （4） 最后彎矩 ， （5） 作內(nèi)力圖 結(jié)構(gòu)位移求解： （1）試求如圖1所示外伸梁C點的豎向位移。梁的EI為常數(shù)。 （2）已知圖2所示結(jié)構(gòu)，求B點的水平位移。 圖1 圖2 1、解 B B 240 60 20 80 2 6 1 作和圖，分別如圖(b)、(c)。BC段圖是標準二次拋物線圖形；AB段圖不是標準二次拋物線圖形，現(xiàn)將其分解為一個三角形和一個標準二次拋物線圖形。由圖乘法可得 2、解：單位和荷載彎矩圖，用圖乘可求得：