結(jié)構(gòu)力學(xué)課件龍馭球

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1、第一章緒論一、教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念和基本學(xué)習(xí)方法。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本研究對象、方法和學(xué)科內(nèi)容。?明確結(jié)構(gòu)計算簡圖的概念及幾種簡化方法，進一步理解結(jié)構(gòu)體系、結(jié)點、支座的形式和內(nèi)涵。?理解荷載和結(jié)構(gòu)的分類形式。在認(rèn)真學(xué)習(xí)方法論——學(xué)習(xí)方法的基礎(chǔ)上，對學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)有一個正確的認(rèn)識，逐步形成一個行之有效的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效率和效果。三、本章目錄§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)要求§1-2結(jié)構(gòu)的計算簡圖及簡化要點§1-3桿件結(jié)構(gòu)的分類§1-4荷載的分類§1-5方法論(1)——學(xué)習(xí)方法(1)§1-6方法論(1)——學(xué)習(xí)方法(2)§1-7方法論(1)——學(xué)習(xí)方法(3)§1

2、-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)要求1.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)。例如房屋中的梁柱體系，水工建筑物中的閘門和水壩，公路和鐵路上的橋梁和隧洞等。從幾何的角度，結(jié)構(gòu)分為如表1.1.1所示的三類:表1.1.1結(jié)構(gòu)的分類分類名稱特點實例桿件結(jié)構(gòu)由桿件組成的結(jié)構(gòu)，是結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象梁、拱、剛架、桁架又稱壁結(jié)構(gòu)，幾何特征是其厚度要比長度和房屋中的樓板和殼體板殼結(jié)構(gòu)寬度小得多屋蓋實體結(jié)構(gòu)長、寬、厚三個尺度大小相仿水工結(jié)構(gòu)中的重力壩2.結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究內(nèi)容和方法結(jié)構(gòu)力學(xué)與理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)有著密切的關(guān)系。理論力學(xué)著重討論物體機械運動的基

3、本規(guī)律，而其他三門力學(xué)著重討論結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和動力反應(yīng)等問題。其中材料力學(xué)以單個桿件為主要研究對象，結(jié)構(gòu)力學(xué)以桿件結(jié)構(gòu)為主要研究對象，彈塑性力學(xué)以實體結(jié)構(gòu)和板殼結(jié)構(gòu)為主要研究對象。學(xué)習(xí)好理論力學(xué)和材料力學(xué)是學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的基礎(chǔ)和前提。結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)是根據(jù)力學(xué)原理研究外力和其他外界因素作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性和動力反應(yīng)，以及結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律。包括以下三方面內(nèi)容：(1)討論結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式，以及結(jié)構(gòu)計算簡圖的合理選擇；(2)討論結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計算方法，進行結(jié)構(gòu)的強度和剛度的驗算；(3)討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在動力荷載作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)。

4、結(jié)構(gòu)力學(xué)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數(shù)值計算。結(jié)構(gòu)力學(xué)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(xué)的計算由過去的手算正逐步由計算機所代替，本課程的特點是將結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器集成到網(wǎng)絡(luò)中，主要利用求解器進行計算和畫圖。3.課程教學(xué)中的能力培養(yǎng)(1)分析能力?選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖的能力：將實際結(jié)構(gòu)進行分析，確

5、定其計算簡圖。?進行力系平衡分析和變形幾何分析的能力：對結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進行平衡分析，對結(jié)構(gòu)的變形和位移狀態(tài)要進行幾何分析。這兩方面的分析能力是結(jié)構(gòu)分析的兩個看家本領(lǐng)，要在反復(fù)運用中加以融會貫通，逐步提高，力求達到能正確、熟練、靈活運用的水平。?選擇計算方法的能力：要了解結(jié)構(gòu)力學(xué)中的各種計算方法的特點，具有根據(jù)具體問題選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎惴椒ǖ哪芰Α?2)計算能力?具有對各種結(jié)構(gòu)進行計算或確定計算步驟的能力。?具有對計算結(jié)果進行定量校核或定性判斷的能力。?初步具有應(yīng)用計算機計算的能力。做題練習(xí)是學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的重要環(huán)節(jié)。不做一定量的習(xí)題就很難對基本概念和方法有深入的理解和掌握，也很難培養(yǎng)較

6、好的計算能力。(3)自學(xué)能力自學(xué)包含兩個方面：消化已學(xué)知識、攝取新的知識?！?-2結(jié)構(gòu)的計算簡圖及簡化要點實際結(jié)構(gòu)往往是很復(fù)雜的,進行力學(xué)計算以前，必須加以簡化，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。一、簡化的原則（1）從實際出發(fā)——計算簡圖要反映實際結(jié)構(gòu)的主要性能。（2）分清主次，略去細(xì)節(jié)——計算簡圖要便于計算。二、簡化的要點1.結(jié)構(gòu)體系的簡化一般的結(jié)構(gòu)都是空間結(jié)構(gòu)。但是，當(dāng)空間結(jié)構(gòu)在某一平面內(nèi)的桿系結(jié)構(gòu)承擔(dān)該平面內(nèi)的荷載時，可以把空間結(jié)構(gòu)分解成幾個平面結(jié)構(gòu)進行計算。本課程主要討論平面結(jié)構(gòu)的計算。當(dāng)然，也有一些結(jié)構(gòu)具有明顯的空間特征而不宜簡化成平面結(jié)構(gòu)。2

7、.桿件的簡化在計算簡圖中，結(jié)構(gòu)的桿件總是用其縱向軸線代替。3.桿件間連接的簡化結(jié)構(gòu)中桿件相互連接的部分稱為結(jié)點，結(jié)點通常簡化為鉸結(jié)點或剛結(jié)點。鉸結(jié)點是指相互連接的桿件在連接處不能相對移動，但可相對轉(zhuǎn)動，即：可傳遞力，但不能傳遞力矩。剛結(jié)點是指相互連接的桿件在連接處不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動，既可傳遞力，又能傳遞力矩。4.結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接區(qū)簡化為支座。按受力特征，通常簡化為：(1)滾軸支座：只約束了豎向位移，允許水平移動和轉(zhuǎn)動。提供豎向反力。在計算簡圖中用支