《高等结构力学》课件

《高等结构力学》ppt课件目录contents引言结构力学基础弹性力学塑性力学振动与波动有限元法CHAPTER01引言课程简介课程名称：《高等结构力学》课程性质：专业核心课程适用对象：土木工程、机械工程、航空航天等专业本科生及研究生学分：3学分课程目标培养学生对复杂结构的分析和设计能力培养学生的创新思维和实践能力掌握高等结构力学的基本原理和计算方法提高学生解决实际工程问题的能力CHAPTER02结构力学基础由构件（如梁、柱、板等）通过节点（如铰、刚节点等）连接而成的体系。结构结构力学结构分类研究结构在各种外力作用下产生的内力和变形的学科。静定结构和超静定结构，线性结构和非线性结构等。030201结构力学的基本概念静力学基础010203静定结构和超静定结构的内力分析方法。静定结构的位移计算和刚度校核。静力平衡条件：合力为零，合力矩为零。动力学基本概念：振动、波动等。单自由度系统的振动分析：自由振动、受迫振动、共振等。多自由度系统的振动分析：模态分析、响应分析等。动力学基础CHAPTER03弹性力学03弹性模量描述材料抵抗形变能力的物理量，不同材料的弹性模量不同。01弹性体定义弹性体是指在外力作用下发生形变，外力消失后能恢复原状的物体。02应力与应变应力是指单位面积上所承受的内力，应变则描述了物体形状的改变程度。弹性力学的基本概念123描述了物体内部应力平衡的状态。平衡方程描述了物体形变后各点的位移与应变的关系。几何方程描述了应力与应变的关系，依赖于材料的弹性模量。本构方程弹性力学的基本方程材料科学研究材料的力学性能，如强度、韧性、疲劳寿命等，为新材料的研发提供理论支持。生物医学工程在人体骨骼、牙齿、器官等生物结构的研究中，利用弹性力学模拟生物组织的力学行为。地质工程在岩土工程中，利用弹性力学分析地层的应力分布、位移变化及预防地质灾害。工程结构设计在建筑、机械、航空航天等领域，利用弹性力学分析结构的稳定性、安全性及优化设计。弹性力学的应用CHAPTER04塑性力学研究材料在塑性状态下应力和应变行为的力学分支。塑性力学材料在应力超过屈服点后发生的不可逆变形。塑性变形描述材料在某一给定应力状态下是否进入塑性变形的准则。屈服准则描述塑性变形过程中应力和应变关系的基本法则。流动法则塑性力学的基本概念屈服条件描述材料屈服时的应力状态。流动方程描述塑性变形过程中应力和应变的变化关系。本构方程描述材料在塑性变形过程中的应力-应变行为。增量理论根据不同的本构方程，推导出的塑性力学基本方程的多种形式。塑性力学的基本方程利用塑性力学原理研究金属成型过程中的应力、应变和缺陷控制。金属成型研究岩石在复杂应力状态下的破裂、失稳和变形行为。岩石力学分析复合材料的层间应力和应变行为，优化复合材料的结构设计。复合材料研究生物组织的弹性和塑性行为，为生物医学工程提供理论基础。生物力学塑性力学的应用CHAPTER05振动与波动物体在平衡位置附近做周期性往复运动的现象。振动能量在介质中传播的形式，表现为介质中各点的振动状态随时间变化。波动振动是波动产生的原因，波动是振动传播的结果。振动与波动的关系振动与波动的基本概念振动方程描述物体在某一时刻的位移、速度和加速度的数学表达式。振动与波动方程的建立基于牛顿第二定律、胡克定律等基本物理原理。波动方程描述波动在介质中传播的速度、位移和时间的数学表达式。振动与波动的基本方程振动隔离与减震利用隔振器和减震器减小或隔离振动的传递。波动传播规律的应用利用波动传播规律进行无损检测、地震勘探等应用。振动控制通过主动或被动控制技术减小或消除有害振动。振动与波动的应用CHAPTER06有限元法有限元法的基本概念有限元法是一种数值分析方法，通过将复杂的结构或系统离散化为有限个小的单元，利用数学近似方法对每个单元进行分析，进而得到整个系统的近似解。02有限元法广泛应用于工程领域，如结构分析、流体动力学、电磁场等领域。03有限元法的基本思想是将连续的求解域离散为有限个小的子域（即“有限元”），每个子域上应用基本的数学近似方法进行求解。01将连续的求解域离散为有限个小的子域，每个子域称为一个“有限元”。离散化单元分析整体分析求解方程组对每个有限元进行数学近似，建立其上的近似函数，并推导其上的离散方程。将所有有限元的离散方程组合起来，形成整个系统的离散方程组。对方程组进行求解，得到整个系统的近似解。有限元法的基本步骤桥梁结构分析利用有限元法对桥梁结构进行分析，可以预测其在不同载荷下的变形和应力分布情况。飞机结构分析飞机结构的分析和优化中广泛应用有限元法，