结构力学课程设计.doc

结构力学课程设计报告 系 别：（理学院） 专 业：（工程力学） 班 级：（力学11-1） 姓 名：（宫东禹） 指导教师：（宋志勇） 一、绪 言1、课程设计目的或意义：1、通过实验及数据分析熟练掌握结构力学求解器的使用方法，了解求解器的主要功能，了解数据输入和输出的基本操作过程，主要参数的意义和编辑方法。2、通过实践进一步了解结构在广义荷载作用下内力和位移的分布状态和变化规律，从而指导我们探索和发现更合理的结构形式，为将来的学习和科研工作打下坚实的基础2、结构的工程应用背景简介：此次设计的结构是桥梁结构，在生活中桥梁在交通运输中起着重要的作用，比如架在江湖、峡谷之间的桥梁起着连接两地的纽带作用。桥梁之上可以过行人、汽车、火车。极大的缩短了两地之间的距离，方便又快捷。3、课程设计的主要内容： 一：了解明确课程设计的目的，查找工程实际中的桥梁结构二：参考实际结构设计自己的桥梁结构。三：估计轴力，初步选择桥梁的钢材。四：做出内力图。五：校核，再择钢材。六：总结优化。二、结构设计与荷载简化1、结构简介 此结构形状主要由三角形组成的的下承式组合结构2、结构参数：本次设计的桥梁结构跨度为四十米，高二十米。结构中杆件间主要以铰接连接。根据桥梁及承载要求，材料为Q235刚，极限压应力为300MPa,E=210GPa选择20b号工字型刚，截面面积为46.5平方厘米3、荷载简化与分析：设计的结构为火车通道，主要承受火车的质量。将火车看作质量分布均匀的，所受均布荷载为50KN/m 三、结构内力和变形分析1、结构计算简图 12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )2、内力分析结构轴力图12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )-8.84-8.84-8.84-8.846.256.256.256.25结构剪力图12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )1.250.250.25-0.75-0.75-1.75-1.75-2.753.502.502.501.501.500.500.50-0.50-0.50-1.50-2.50-1.50结构结弯矩图12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )0.750.750.500.780.50-0.75-0.75-3.00-3.002.002.003.003.003.003.133.002.00-2.00内力计算单位：力(默认),力矩(默认)杆端内力值 ( 乘子 = 1) 杆端 1 杆端 2 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 -8.83883476 0.00000000 0.00000000 -8.83883476 0.00000000 0.00000000 2 -8.83883476 0.00000000 -0.00000000 -8.83883476 0.00000000 0.00000000 3 -8.83883476 -0.00000000 0.00000000 -8.83883476 -0.00000000 -0.00000000 4 -8.83883476 -0.00000000 -0.00000000 -8.83883476 -0.00000000 0.00000000 5 0.00000000 0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 6 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 7 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 8 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 9 6.25000000 1.25000000 -0.00000000 6.25000000 0.25000000 0.75000000 10 6.25000000 0.25000000 0.75000000 6.25000000 -0.75000000 0.50000000 11 6.25000000 -0.75000000 0.50000000 6.25000000 -1.75000000 -0.75000000 12 6.25000000 -1.75000000 -0.75000000 6.25000000 -2.75000000 -3.00000000 13 -0.00000000 3.50000000 -3.00000000 -0.00000000 2.50000000 -0.00000000 14 -0.00000000 2.50000000 -0.00000000 -0.00000000 1.50000000 2.00000000 15 -0.00000000 1.50000000 2.00000000 -0.00000000 0.50000000 3.00000000 16 -0.00000000 0.50000000 3.00000000 -0.00000000 -0.50000000 3.00000000 17 0.00000000 -0.50000000 3.00000000 0.00000000 -1.50000000 2.00000000 18 0.00000000 -2.50000000 0.00000000 0.00000000 -1.50000000 -2.00000000 19 0.00000000 0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 20 0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 21 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 22 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 23 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 24 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.000000003、强度校核极限压应力为，选用所以当选用22b工字型刚时所以不符合强度要求12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )-8.84上图可知编号为1杆的内力最大为976KN所以：12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )编号为13杆的弯矩最大为12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )所以选择63a工字型刚,由材料力学知识，13号杆是压缩弯曲组合变形，受到的应力最大因此对13杆进行校核。 4、变形位移分析结构位移图yx12345678910111213141516171819( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )位移计算单位：位移(默认),转角(默认)杆端位移值 ( 乘子 = 1) 杆端 1 杆端 2 单元码 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角- 1 0.00000000 0.00000000 -0.15588835 0.06750000 -0.24427670 -0.15588835 2 0.06750000 -0.24427670 -0.14922168 0.12833333 -0.48188671 -0.14922168 3 0.12833333 -0.48188671 -0.14505501 0.18500000 -0.71533006 -0.14505501 4 0.18500000 -0.71533006 -0.15338835 0.25000000 -0.95710677 -0.15338835 5 0.25000000 -1.02377343 0.21469336 0.46469337 -0.80908006 0.21469336 6 0.46469337 -0.80908006 0.24386003 0.70855337 -0.56522006 0.24386003 7 0.70855337 -0.56522006 0.27302670 0.98158008 -0.29219335 0.27302670 8 0.98158008 -0.29219335 0.29219336 1.27377343 0.00000000 0.29219336 9 0.00000000 0.00000000 -0.24594336 0.06250000 -0.24427670 -0.24136003 10 0.06250000 -0.24427670 -0.24136003 0.12500000 -0.48188671 -0.23427670 11 0.12500000 -0.48188671 -0.23427670 0.18750000 -0.71533006 -0.23469336 12 0.18750000 -0.71533006 -0.23469336 0.25000000 -0.95710677 -0.25261003 13 0.25000000 -0.95710677 -0.25261003 0.25000000 -1.21930015 -0.26677670 14 0.25000000 -1.21930015 0.19177670 0.25000000 -1.02377343 0.20261003 15 0.25000000 -1.02377343 0.20261003 0.25000000 -0.80908006 0.22844336 16 0.25000000 -0.80908006 0.22844336 0.25000000 -0.56522006 0.25927670 17 0.25000000 -0.56522006 0.25927670 0.25000000 -0.29219335 0.28511003 18 0.25000000 0.00000000 0.29594336 0.25000000 -0.29219335 0.28511003 19 0.98158008 -0.29219335 0.24386003 0.25000000 -0.29219335 0.24386003 20 0.06750000 -0.24427670 0.00166667 0.06250000 -0.24427670 0.00166667 21 0.12833333 -0.48188671 0.00166667 0.12500000 -0.48188671 0.00166667 22 0.18500000 -0.71533006 -0.00250000 0.18750000 -0.71533006 -0.00250000 23 0.46469337 -0.80908006 0.21469336 0.25000000 -0.80908006 0.21469336 24 0.70855337 -0.56522006 0.22927670 0.25000000 -0.56522006 0.22927670- 四、结论1、结构设计总结经分析校核所设计的结构是合理的。型钢的长度最长为15m，所以在加工方面会出现困难。由于桥梁的下部分有拱的雏形但以桁架代替，不如拱性能优良。由于桥面的梁式杆承受的应力较下面的桁架杆承受的应力大所以在施工的时候可