计算题

一端固定，一端自由的均匀杆，在自由端作用一轴向拉力P，如图所示。在时间t=0时，突然将P力卸除，试求系统对此初始条件的响应。（提示：此系统的固有频率与相应的固有振型为）

问答题试对图中所示两个质量的系统，确定其刚度矩阵K，并按矩阵形式写出运动的作用力方程，假设m1=m2=m，并取k1=k1=k。试确定其特征值和以及振幅比（固有振型）r1和r2。令初始条件x01=x02=Δ和，并计算无阻尼自由振动反应。

问答题试对图中两层楼建筑框架确定其刚度矩阵S，并按矩阵形式写出运动的作用力方程。为此目的，假设梁是刚性的，并采用微小的水平平动x1和x2作为位移坐标。框架中诸柱均为棱柱形的，下层的弯曲刚度为EI1，上层为EI2。

问答题图中表示一个带有附于质量1m和2m上的约束弹簧的双摆。采用质量的微小水平平动x1和x2作为位移坐标。试对此系统导出刚度矩阵k和重力矩阵G，按矩阵形式写出运动的作用力方程（不考虑阻尼）。

问答题对图示的周期性方波作谐波分析。设其周期，求系统（无阻尼）的稳态响应，并且画出响应的频谱图。

问答题如图是汽车的拖车在波形道路上行驶时于垂直方向上振动的力学模型。已知拖车的质量满载时为m1=1000kg，空载时为m2=250kg，悬挂弹簧的 刚度是k=350KN m，阻尼比在满载时为ξ1=0.5，车速为V=100Km h，路面呈正弦波形，可表示为，其中l=5m。求拖车在满载和空载时的振幅比。