結構力學課件龍馭球

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1、第一章緒論一、教學內(nèi)容結構力學的基本概念和基本學習方法。二、學習目標?了解結構力學的基本研究對象、方法和學科內(nèi)容。?明確結構計算簡圖的概念及幾種簡化方法，進一步理解結構體系、結點、支座的形式和內(nèi)涵。?理解荷載和結構的分類形式。在認真學習方法論——學習方法的基礎上，對學習結構力學有一個正確的認識，逐步形成一個行之有效的學習方法，提高學習效率和效果。三、本章目錄§1-1結構力學的學科內(nèi)容和教學要求§1-2結構的計算簡圖及簡化要點§1-3桿件結構的分類§1-4荷載的分類§1-5方法論(1)——學習方法(1)§1-6方法論(1)——學習方法(2)§1-7方法論(1)——學習方法(3)§1

2、-1結構力學的學科內(nèi)容和教學要求1.結構建筑物和工程設施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結構,簡稱結構。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，結構分為如表1.1.1所示的三類:表1.1.1結構的分類分類名稱特點實例桿件結構由桿件組成的結構，是結構力學的研究對象梁、拱、剛架、桁架又稱壁結構，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構寬度小得多屋蓋實體結構長、寬、厚三個尺度大小相仿水工結構中的重力壩2.結構力學的研究內(nèi)容和方法結構力學與理論力學、材料力學、彈塑性力學有著密切的關系。理論力學著重討論物體機械運動的基

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

4、結構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數(shù)值計算。結構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)應力與變形間的物理條件（本構方程）。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)展和應用，結構力學的計算由過去的手算正逐步由計算機所代替，本課程的特點是將結構力學求解器集成到網(wǎng)絡中，主要利用求解器進行計算和畫圖。3.課程教學中的能力培養(yǎng)(1)分析能力?選擇結構計算簡圖的能力：將實際結構進行分析，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：對結構的受力狀態(tài)進行平衡分析，對結構的變形和位移狀態(tài)要進行幾何分析。這兩方面的分析能力是結構分析的兩個看家本領，要在反復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：要了解結構力學中的各種計算方法的特點，具有根據(jù)具體問題選擇恰當?shù)挠嬎惴椒ǖ哪芰Α?2)計算能力?具有對各種結構進行計算或確定計算步驟的能力。?具有對計算結果進行定量校核或定性判斷的能力。?初步具有應用計算機計算的能力。做題練習是學習結構力學的重要環(huán)節(jié)。不做一定量的習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)自學能力自學包含兩個方面：消化已學知識、攝取新的知識?！?-2結構的計算簡圖及簡化要點實際結構往往是很復雜的,進行力學計算以前，必須加以簡化，用一個簡化的圖形來代替實際結構，這個圖形稱為結構的計算簡圖。一、簡化的原則（1）從實際出發(fā)——計算簡圖要反映實際結構的主要性能。（2）分清主次，略去細節(jié)——計算簡圖要便于計算。二、簡化的要點1.結構體系的簡化一般的結構都是空間結構。但是，當空間結構在某一平面內(nèi)的桿系結構承擔該平面內(nèi)的荷載時，可以把空間結構分解成幾個平面結構進行計算。本課程主要討論平面結構的計算。當然，也有一些結構具有明顯的空間特征而不宜簡化成平面結構。2

7、.桿件的簡化在計算簡圖中，結構的桿件總是用其縱向軸線代替。3.桿件間連接的簡化結構中桿件相互連接的部分稱為結點，結點通常簡化為鉸結點或剛結點。鉸結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.結構與基礎間連接的簡化結構與基礎的連接區(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