1、概述
体系的几何组成分为以下几种类型：几何常变体系、几何瞬变体系、无多余约束的几何不变体系、有多余约束的几何不变体系。几何常变体系的特点是缺少必要的约束数量，而瞬变体系是不缺少约束数量但约束的组装不合理造成的。本实验要求学生组装三种不同的体系，分别是几何常变体系、无多余约束的几何不变体系、有多余约束的几何不变体系。对这三种体系施加相同大小的力，观察位移情况及测定受力情况，体会三者的区别。通过观察体系的位移可以用实验方法对几何常变体系与几何不变体系作出判断。
2、实验目的
（1）掌握理想的刚结点、铰接点、半刚结点等各种类型的结点以及支座在实验中是如何实现的。
（2）掌握结构杆件各部分的名称及用途
（3）掌握结构杆件与铰结点、固定铰支座之间的安装连接方法。
（4）掌握杆件结构荷载的施加方法。
（5）掌握杆件轴力测试的基本原理。
（6）通过实验方法体会几何常变体系与几何不变体系的区别，加深两个概念的理解。
（7）通过实验方法体会同样是几何不变体系，无多余约束和有多余约束在位移上相差多少，进而更深刻地体会到多余约束在实际中的意义。
3、实验器材
500mm的杆件4根，707.11mm斜杆1根，百分表1个，固定铰支座2个， 纯铰结点2个，加载设备1个。
  4、实验模型

说明：A、B——为纯铰结点
C、D——固定铰支座，限制水平和竖向位移，不限制转角
横杆、竖杆(带应变片)均为500mm
5、实验原理
几何常变体系由于缺少必要的约束数量，是极其不稳定的。只要施加很小的力，克服了结点之间的阻力，就能发生很大的位移，但杆件本身不发生变形。几何不变体系是稳定的，施加同样大小的力，由于杆件存在变形也会产生位移，但位移的值应远小于几何常变体系。通过这样的性质可以由结点的位移值以及杆件是否发生变形判别体系的几何性质。本实验中有多余约束的几何不变体系和无多余约束的几何不变体系也可以通过位移的比较加以判断。由于前者是在后者的基础上增加约束得到的，因此在同样荷载下的位移应该前者小于后者。
6、虚拟实验
本实验中的结构也可以用《结构力学求解器》加以模拟。通过《结构力学求解器》，学生能定性地看到几何常变体系发生位移时杆件无弯曲变形，几何不变体系有弯曲变形；也能定量地得到无多余约束和有多余约束几何不变体系的位移值有什么区别，并可以与实验结果进行比较，分析误差的大小以及产生误差的原因。

7、思考题
（1）通过实验，观察到几何常变体系与几何不变体系有哪些区别？工程中由于设计和施工的缺陷会出现几何常变体系吗？
（2）通过实验，观察到无多余约束的几何不变体系与有多余约束的几何不变体系有哪些区别？在实际工程中有何意义？
（3）通过虚拟实验和真实实验结果的比较，会产生多少误差？产生原因是什么？