第00讲-绪论第0讲习题1、ansys 程序用户界面主要包含哪几个模块？
第01讲-求解简支梁的挠度第01讲课堂测验题1、为计算梁柱节点中柱翼缘的层间撕裂情况，可以采用shell单元建模。
2、为计算钢梁受压翼缘局部稳定性，可采用beam188单元建模，且应输入截面。
3、为了计算12层框架结构的侧移，采用solid单元建模比较合适。
4、“剪力滞后”效应本质上并不是剪力的滞后，而是由于纵向纤维的正应力的滞后。
5、
6、
7、
8、
9、
10、
第1讲习题1、简述剪力滞后的概念。
第02讲-单层网壳的屈曲荷载第02讲课堂测验1、工字型截面杆件的网壳，采用beam188单元建模，打开翘曲自由度开关时，结构的刚度更大
2、某单层网壳结构，模型a为每根杆件划分成4段，模型b为每根杆件划分为1段，其余条件均相同，模型a的线性屈曲荷载更高
3、圆管构件的网壳，采用beam188单元建模，是否打开翘曲自由度开关对计算结果影响很小
4、线性屈曲分析在数学上是求解弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵的特征值问题
5、网壳结构的屈曲模态的单位是米
6、【第1题】在ex02a的基础上求解凯威特k6型网壳的线性屈曲荷载。 如图所示k6网壳，r=16m，矢高f=4m，主肋划分为12份。构件为钢管φ90*4mm，材料为q235b，弹性模量e=206gpa，支座为周边固定铰支座。除了支座节点外，每个节点作用集中荷载标准值20kn。采用beam188单元，keyopt(3)=3，每根构件只划分1段。 1）网壳节点总数为 个
7、2）构件总数为 根。
8、3）结构的总竖向反力为 kn。
9、4）网壳顶点在静力荷载作用下的变形为 mm
10、5）网壳的第1阶屈曲系数为
第2讲习题1、分别计算闭口和开口钢管截面（d100*3）的自由扭转抗扭惯性矩。
第03讲-认识应力刚度第03讲课堂测验1、1）采用静力法求解结构屈曲荷载时，应该根据变形后的位置建立平衡方程。
2、2）某悬索结构跨度较大，应对其进行整体稳定分析以确保结构安全。
3、3）两根梁单元，在其交点处共用一个节点，代表这个节点为刚接。
4、【第1题】根据物理意义推导结构的刚度矩阵。 如下图所示的结构，假定自由度为u1~u4，结构的弹性刚度矩阵和应力刚度矩阵如下所示。注意仔细看图，第4个转角弹簧刚度为2k，u2处还有个线弹簧，其刚度为k/l^2。kg的负号已经提到矩阵外了，所有元素均为正值。 请通过推导填空（本题只有推导才能得出正确答案）。 k11= ；
5、k22= ；
6、k34= ；
7、g22= ；
8、g34= 。
9、【第2题】改写命令流ex03b。 弹簧数量nn=5（即二力杆数量为6），正中间的弹簧刚度为3k，其余条件均和算例ex03b完全相同，求结构的第1阶屈曲系数为： 命令流中的主要参数：ex=2.0e11，area=0.01，l=1，k=1000，p=1000
10、【第3题】改写命令流ex03c。 弹簧数量nn=5（即二力杆数量为6），正中间的弹簧刚度为3k，其余条件均和算例ex03c完全相同，求结构的第1阶屈曲系数为： 命令流中的主要参数：ex=2.0e11，b=0.3，l=1，k=1000，p=1000
第3讲习题1、
第04讲-认识几何非线性第04讲课堂测验1、【第1题】算例ex03c的刚度矩阵。（2*2=4分） 1.1（2分）在算例ex03c中，弹簧数量nn=5，ansys中结构总的自由度数量为（ ）
a、5
b、15
c、23
d、25
2、1.2（2分）在算例ex03c中，弹簧数量nn=5，以下叙述正确的是（ ）
a、在ansys中，结构刚度矩阵的第5个自由度代表2号节点的转动自由度rtz
b、在ansys中，结构刚度矩阵的第7个自由度代表3号节点的转动自由度rtz
c、在ansys中，结构弹性刚度矩阵元素 k55- k11=1000
d、在ansys中，结构应力刚度矩阵元素k55=2000
3、某承受均布荷载的简支梁，考虑几何非线性之后，其跨中挠度会变大。
4、结构力学线性解中，忽略了变形的高阶小量，这是造成误差的主要原因之一。
5、若将算例ex04c中的拱脚均改为嵌固，则该结构不会发现跳跃失稳。
6、在结构的平衡路径上的任何一个点，结构均是满足能量守恒条件的。
7、【第2题】改写命令流ex04e。（2*4=8分） 在算例ex04e中，nn=50，水平力h=10kn，竖向荷载q=2kn/m，其余条件不变。荷载施加步骤为：第1步施加0.2h，第2步施加0.5q，第3步同时施加0.4h和0.2q，第4步施加0.4h，第5步施加0.3q。请填空（均填写绝对值） 第3个荷载步结束时，跨中挠度为： m（2分）
8、第4个荷载步结束时，51号节点x方向位移为： m（2分）
9、第5个荷载步结束时，25号单元的轴力为： n（2分）
10、第2个荷载步结束时，荷载的总功为： n*m（2分）
第4讲习题1、什么是几何非线性？
第05讲-受压四边简支板的临界荷载第05讲课堂测验1、6）多选题：以下说法正确的是
a、单元划分精度对第1阶屈曲系数影响非常大；
b、单元划分精度会影响第1阶屈曲模态；
c、采用shel181计算薄板弯曲时，在厚度方向应至少划分4层才能保证计算精度
d、产生计算误差的最主要原因之一是：用平面板壳单元模拟实际上的曲面壳体；
2、【第2题】概念题，判断对错（2*4=8分） 1）如图所示的悬索结构，在小变形状态下，跨中挠度计算公式为ql^2/8h，对于钢索和麻绳均可采用该公式计算。
3、2）如图所示的悬索结构，若弹性模量无穷大，在大变形状态下，索原长l0和变形后跨度l之间的关系可用下式计算。
4、3）其余条件均相同，四边简支板的临界荷载比四边固支板更高。
5、4）其余条件均相同的四边简支板，情况a为板面内不能自由移动，情况b为板面内可以自由移动，则情况a的临界荷载更高。
6、【第1题】编程计算薄壁圆筒的临界荷载。（2*6=12分） 如图所示薄壁钢圆筒，外径为100mm，壁厚为1mm，长度为100mm，弹性模量为200gpa，泊松比为0.3。约束条件：底部每个节点均为3向固定铰支座，顶部每个节点均为2向固定铰支座，竖向可以滑动。荷载施加方式：总荷载100kn，均匀分配每个节点，以节点荷载施加。网格划分要求：长度方向划分为nl份，环向划分为nr份。求结构的屈曲系数。 1） 采用shell63单元，nl=20，nr=36，第1阶屈曲系数为 。
7、2） 采用shell63单元，nl=40，nr=72，第1阶屈曲系数为 。
8、3） 采用shell63单元，nl=100，nr=180，第1阶屈曲系数为 。
9、4） 采用shell181单元，厚度方向划分为6层，nl=100，nr=180，第1阶屈曲系数为 。
10、5） 采用shell181单元，厚度方向划分为6层，nl=200，nr=360，第1阶屈曲系数为 。
第5讲习题1、
第06讲-认识材料非线性第06讲课堂测验1、【第1题】概念题，判断对错（2*4=8分） 1.1）钢卷尺悬臂长度过大而发生破坏时，根部截面上的正应力超过了其屈服强度。
2、1.2）如图所示的工字型截面轴心受压构件，横向加劲肋间距为2倍腹板高度，则横向加劲肋对腹板局部稳定承载力提高作用不大。
3、1.3）四边简支板两短边受压，板长度a=10m，宽度b=0.5m，其失稳半波长为0.5m。
4、1.4）单调加载时，采用bkin和biso 本构关系的计算结果完全一致。
5、【第2题】概念题，判断对错（2*3=6分） 如图所示的某四边简支方形薄钢板，其边长为a，厚度为t，钢材弹性模量为e，泊松比为v。两加载边承受面内均匀压力，两非加载边的面内约束情况有2种，一种为面内不能自由移动（即结构i）；一种为面内可以自由移动（即结构ii）。 2.1）结构ii的临界压应力公式为
6、2.2）对薄板施加初始缺陷后，进行极限承载力分析，图中曲线3代表考虑材料非线性和几何非线性的结构ii的荷载-中点挠度曲线。
7、2.3）当初始缺陷很小时，右图中4条曲线的原点切线刚度几乎相同。
8、【第3题】采用算例ex06a完成以下填空（2*10=20分） 轴拉圆棒长度为l，全截面屈服荷载ny，为屈服强度为fy，弹性模量为e，屈服变形为δy。 3.1）本构关系为bkin，切线模量为0.1e，杆端施加强迫位移3δy，卸载完成后残余变形为δy的 倍。
9、3.2）本构关系为biso，切线模量为0.1e，杆端施加强迫位移3δy，卸载完成后并反向加载，反向屈服时的变形为δy的 倍。
10、3.3）本构关系为bkin，切线模量为0.1e，杆端施加强迫位移3δy，卸载完成后并反向加载，反向屈服时的变形为δy的 倍。
11、3.4）本构关系为biso，切线模量为0.1e，杆端施加强迫位移3δy，卸载完成后并反向加载至杆件伸长为零，此时所需的压力为ny的 倍。
12、3.5）本构关系为bkin，切线模量为0.1e，杆端施加强迫位移3δy，卸载完成后并反向加载至杆件伸长为零，此时所需的压力为ny的 倍。
13、3.6）本构关系为biso，切线模量为0.1e，杆端施加循环荷载强迫位移,0 — 3δy — 0 — -3δy —0为一个循环，当完成3个循环时，杆端荷载为ny的 倍（压力填负值，拉力填正值）。
14、3.6）当完成无穷多个循环时，杆端荷载为ny的 倍。
15、3.7）本构关系为bkin，切线模量为0.1e，杆端施加循环荷载强迫位移,0 — 3δy — 0 — -3δy —0为一个循环，当完成3个循环时，杆端荷载为ny的 倍（压力填负值，拉力填正值）。
16、3.7）当完成无穷多个循环时，杆端荷载为ny的 倍。
17、【第4题】编写命令流计算纯弯四边简支板的极限承载力（2*2=4分） 某四边简支板，板面内可以自由移动。短边长1m，长边长2m，板厚10mm，承受纯弯荷载。已知材料的弹性模量为200gpa，泊松比为0.3，屈服强度为235mpa，本构关系为理想弹塑性材料。计算模型和约束条件设置如图所示。 4.1）采用shell181单元，打开完全积分开关，约束条件设置如图所示。结构的第1阶屈曲系数为 。
18、4.2）按第1阶屈曲模态给结构施加初始缺陷，初始缺陷最大幅值为uz=20mm，同时考虑几何非线性和材料非线性，结构的非线性整体稳定系数为 。
第6讲习题1、如下图所示承受水平拉力和竖向荷载的高强钢索，材料为线弹性；采用如下2种加载路径进行加载：a）先施加h，再施加q；b）施加0.5h，再施加0.5q，再施加0.5h，再施加0.5q。试画出：1）水平力h和水平位移ux之间的荷载位移曲线；2）竖向荷载q和跨中竖向挠度之间的关系曲线
第07讲-钢压杆的极限承载力第07讲课堂测验1、【第2题】概念题，判断对错（2*6=12分） 2.1）残余应力不会影响拉杆的极限承载力，但会影响其刚度。
2、2.2）残余应力不会影响压杆的极限承载力，但会影响其刚度。
3、2.3）工字型截面构件绕弱轴弯曲失稳，情况a为翼缘残余应力为拉应力；情况b为无残余应力，情况c为翼缘残余应力为压应力。则情况b的极限承载力最高。
4、2.4）工字型截面构件绕强轴弯曲失稳，情况a为翼缘残余应力为拉应力；情况b为无残余应力，情况c为翼缘残余应力为压应力。则情况b的极限承载力最高。
5、2.5）如图所示的四块方形平板，其材料为q235b。则情况d最先屈服，情况a和情况c同时屈服。 （a） （b） （c） （d）
6、2.6）不等边角钢轴心受压构件必然发生弯扭失稳。
7、【第1题】改写命令流ex06e（2*5=10分） 空心钢球外径为500mm（注意：是直径），壁厚为20mm，表面承受均匀压力50mpa，钢球材料为弹性，弹性模量为200gpa，泊松比为0.3，单元划分尺寸为50px。 特别提示：sph4命令中的第3个参数是半径 1.1）空心球外表面的米塞斯应力为 mpa。
8、1.2）空心球内表面的米塞斯应力为 mpa。
9、1.3）空心球外表面的主应力σ1为 mpa（压应力填负值）。
10、1.4）空心球外表面的主应力σ2为 mpa（压应力填负值）。
11、1.5）空心球外表面的主应力σ3为 mpa（压应力填负值）。
12、【第3题】t型截面轴压构件的弯扭失稳（2*10=20分） 某t型截面轴心受压构件，长度为l=800mm，截面为t80*50*4*4。材料为q235，弹性模量e=206gpa，屈服强度fy=235mpa，泊松比为0.3，本构关系为理想弹塑性。弯曲约束条件为两端简支，扭转约束条件为两端不可扭转且不可翘曲。 3.1）已知截面強轴为x轴，弱轴为y轴，则绕強轴的弯曲长细比λx为 ；
13、3.1）已知截面強轴为x轴，弱轴为y轴，绕弱轴的弯曲长细比λy为 ；
14、3.1）已知截面強轴为x轴，弱轴为y轴，已知截面翘曲常数iw=0，扭转长细比λθ为 ；
15、3.2）构件的等效弯扭长细比λw为 ；
16、3.3）已知构件截面为b类，根据弯扭长细比计算得到的稳定系数为 ；
17、3.3）已知构件截面为b类，根据弯扭长细比计算得到的稳定系数；对应的极限承载力标准值为 kn
18、3.4）若构件为理想压杆，可采用欧拉公式计算构件稳定系数。根据弯扭长细比计算得到的稳定系数为 ；
19、3.4）若构件为理想压杆，可采用欧拉公式计算构件稳定系数。根据弯扭长细比计算得到的稳定系数；对应的欧拉荷载标准值为 kn
20、3.5）采用beam188单元建立ansys模型，打开翘曲自由度开关和高阶形函数开关，不考虑残余应力，构件绕弱轴的初弯曲为l/1000=0.8mm；分析得到构件的整体稳定系数为 ，
21、3.5）采用beam188单元建立ansys模型，打开翘曲自由度开关和高阶形函数开关，不考虑残余应力，构件绕弱轴的初弯曲为l/1000=0.8mm；分析得到构件的整体稳定系数， 对应的极限承载力为 kn
第7讲习题1、1. 某h型截面压杆，其截面上的残余应力模式如图所示，压杆的初始弯曲为l/1000；构件材质为q235b，采用ansys建立了数值分析模型。分别考虑3种情况：边缘残余为压应力、边缘残余应力为拉应力、无残余应力。得到了3条压杆的荷载位移曲线如下图所示。图中，横轴为跨中挠度，纵轴为正体稳定系数。以下叙述正确的是：（ ） a）曲线a对应的压杆，其截面边缘残余应力为压应力； b）曲线b对应的压杆，其截面边缘残余应力为拉应力； c）曲线c对应的压杆，其截面边缘残余应力为拉应力； d）在曲线的分岔点之前，3根压杆均完全处于弹性状态； e）若压杆的材料为铸铁，则当边缘为残余拉应力的压杆最先破坏；
第08讲-结构动力学分析入门第08讲课堂测验1、【第3题】判断题（2*5=10分） 3.1）结构的自振频率是不会随着荷载的改变而改变。（）
2、3.2）当阻尼很大时，结构不会发生振动。（）
3、3.3）采用振型分解反应谱法计算结构的地震作用效应时，应先对各振型的地震作用进行组合，然后采用组合的地震作用计算结构的效应。（）
4、3.4）采用cqc方法组合得到的地震效应总是比srss方法大，当各振型之间藕连时尤其明显。（）
5、3.5）悬索结构的振幅越大，其振动周期越大。（）
6、1.2）根据概念判断：构件会发生绕截面強轴的弯曲失稳（）。
7、【第1题】改写命令流ex07b（2*5=10分） 某焊接工字型截面偏压构件，截面规格为h300*200*8*12，构件长度为l=6m。假定其纵向残余应力模式分布如图所示。构件两端为铰接约束，端部不可扭转也不可翘曲。荷载p作用在一侧翼缘中点，即偏心e=150mm。已知材料为q235b，屈服强度fy=235mpa，弹性模量e=206gpa，假定材料为理想弹塑性。构件划分为20段。杆件具有绕弱轴的正弦形状的初弯曲l/1000。 1.1）若翼缘边残余应力为σr1= -160mpa，则腹板的残余应力σr2为 mpa。（正号代表拉应力，负号代表压应力）
8、1.2）根据概念判断：构件会发生绕截面強轴的弯曲失稳（）。（填写“错”或“对”）
9、1.4）当残余应力σr1= -160mpa时，构件的极限承载力pu为 kn。
10、1.5）当残余应力σr1= 160mpa时，构件的极限承载力pu为 kn。
11、【第2题】填空题（2*4=8分） 如图所示的5个串联质点，各质点的质量为m，假定自由度分别为x1~x5。已知结构刚度矩阵为k，质量矩阵为m。其中： 2.1）填空：m11= ；
12、2.1）填空：m24=
13、2.2）填空：k33=
14、2.2）填空：k13=
15、【第4题】某质量块的一致质量矩阵（2*5=10分） 某单元长度为l，分布质量沿长度线性变化。两个节点分别为i和j，已知其变形曲线为直线。可以用3个自由度来定义该质量块的运动轨迹，自由度顺序分别为yi、yj和x，单元的一致质量矩阵为m。 m11= ；
16、m12= ；
17、m22=
18、m33=
19、m13=
第8讲习题1、1.如下图所示的结构体系，质量块质量均为m，弹簧刚度均为k，阻尼器的阻尼均为c，设自由度为u1、u2、u3；试写出结构的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。
第09讲-上海国际会议中心球面网壳整体稳定性分析第09讲课堂测验1、【第2题】判断题（2*6=12分）
2、
3、2.3）承受竖向节点力的悬索结构，任何位置处的水平分力处处相等（）
4、2.4）某t型相贯节点，主管和支管的外径和壁厚均相同，则圆管相贯节点的刚度比方管相贯节点的刚度更大（）
5、2.5）螺栓球节点网架的节点接近铰接（）
6、2.6）采用截面折减法可以完全准确模拟节点的非线性刚度（）
7、【第1题】改写命令流ex08e（2*5=10分） 某4层框架结构如图所示。已知抗震设防烈度为8度，基本地震加速度为0.30g，场地土类别为ⅳ类，设计地震分组为第一组。结构阻尼比为0.03。采用振型分解反应谱法计算结构的地震响应。地震反应谱根据抗震规范gb50011-2010计算，已知1kg=9.8n。 1.1）场地特征周期为 秒。
8、1.2）地震影响系数最大值为 。
9、1.3）结构的第一周期为 秒。
10、1.4）当采用srss组合时，水平地震作用下的剪重比为 。
11、1.5）假定结构阻尼为瑞雷阻尼，第1阶和第2阶阻尼比分别为0.03和0.06，当采用cqc组合时，水平地震作用下的结构的基底剪力为 kn。
12、【第3题】某方管相贯节点的节点刚度（2*5=10分） 为获得某方管相贯节点的节点刚度，按下图1进行节点试验。已知主管截面为□100*6，支管截面为□50*4，钢材牌号为q235，根据拉伸试验得到的弹性模量为203gpa，切线模量为4.8gpa，屈服强度为250mpa，采用bkin本构模型。 给自由端施加水平荷载h，试验所得荷载位移曲线如图2所示。 3.1） 荷载位移曲线的初始阶段为直线，根据试验得到，当h=500n时，水平位移ux=3.615mm。其中，由节点刚度引起的杆端位移ux为 mm。
13、3.2）假定杆件计算模型如图3所示，节点域长度为50mm，根据试验结果反推节点的初始转动刚度为 kn*m/rad。
14、3.3）判断：根据欧洲规范的判定准则，此节点属于刚性节点（） （填写“对”或“错”）
第9讲习题1、某肋环型单层球面网壳，跨度为30m，矢高为3m，环向等分为24份，径向半跨等分为8份，杆件采用圆钢管φ140×5.0，节点采用焊接空心球节点；钢梁的材料为q235，屈服强度fy=235mpa，弹性模量e=200gpa。球面均布荷载为5.0kn/m2，网壳周边为固定铰接支座；采用beam188建立模型。以下叙述正确的是：（ ） a）为了考虑单根杆件的弯曲失稳，在建模时需将杆件分为多段； b）在计算网壳的屈曲模态时，打开beam188的翘曲自由度开关对计算结果影响较大； c）在计算网壳的屈曲模态时，打开beam188的高阶形函数开关对计算结果影响较大； d）当考虑节点刚度影响时，结构的屈曲临界荷载更大； e）当考虑节点刚度影响时，结构在荷载作用下的挠度更大；
第10讲-国家大剧院钢网壳施工过程分析第10讲课堂测验1、【第1题】判断题（2*6=12分） 1.1）在均布荷载作用下，拱脚铰接的挠度比拱脚刚接挠度更大，而且大很多（）
2、1.2）在均布竖向荷载作用下，最佳拱轴线是抛物线（）
3、1.3）在集中荷载作用下，最佳拱轴线是折线（）
4、1.4）在ansys的多个荷载步求解过程中，一旦从求解器切换到前处理器或后处理器，就无法连续求解了，除非采用重启动技术（）
5、1.5）考虑节点刚度的整体结构分析中，采用全实体单元精细化建模的方法效率最高（）
6、1.6）实体单元solid186的节点可以传递弯矩（）
7、【第2题】偏压构件的极限承载力试验（2*7=14分） 某焊接工字型截面偏压构件，截面规格为h300*200*8*12，构件计算长度（即两端刀口中心距）为l=9m。假定其纵向残余应力模式分布如图所示。构件两端采用了双刀口支座，相当于双向铰接，端部不可扭转也不可翘曲。荷载p作用在一侧翼缘中点，即偏心e=150mm。已知材料为q235b，屈服强度fy=235mpa，弹性模量e=206gpa，假定材料为理想弹塑性。构件划分为20段。杆件具有绕弱轴的正弦形状的初弯曲l/1000。已知残余应力σr1= -120mpa。 提示：可通过两端弯矩来模拟偏心 2.1）双刀口支座具有足够的转动能力，两端一直保持为铰接，构件的极限承载力pu为 kn。
8、2.1）双刀口支座具有足够的转动能力，两端一直保持为铰接，此时构件为 失稳（填a或者b，其中a=弯曲 b=弯扭）
9、2.2）双刀口支座具有足够的转动能力，两端一直保持为铰接，荷载偏心为0，即改成轴压构件。则极限承载力pu为 kn。
10、2.2）双刀口支座具有足够的转动能力，两端一直保持为铰接，荷载偏心为0，即改成轴压构件，此时构件为 失稳（填a或者b，其中a=弯曲 b=弯扭）
11、2.3）双刀口支座的转动能力有限，当转角超过1度时（绕强轴和绕弱轴弯曲均是如此），约束将从铰接变成嵌固。荷载偏心为0，此时构件的极限承载力pu为 kn。
12、2.4）双刀口支座的转动能力有限，当转角超过0.5度时（绕强轴和绕弱轴弯曲均是如此），约束将从铰接变成嵌固。荷载偏心为0，此时构件的极限承载力pu为 kn。
13、2.5）若约束一直是两端嵌固。荷载偏心为0，此时构件的极限承载力pu为 kn。
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