大学结构力学课件

大学结构力学课件结构力学概述静力学基础动力学基础弹性力学基础塑性力学基础结构分析方法与技巧contents目录CHAPTER01结构力学概述结构力学是研究结构在各种荷载作用下的响应和行为的学科。它主要研究结构的内力、变形、稳定性以及振动等方面。结构力学在土木工程、机械工程、航空航天等领域有着广泛的应用。它对于保障工程安全、提高工程质量和降低工程造价具有重要意义。结构力学定义与重要性结构力学的重要性结构力学定义结构力学发展历程20世纪以来，随着计算机技术和数值分析方法的发展，现代结构力学得到了迅速发展。它不仅广泛应用于传统工程领域，还扩展到了生物、医学、材料等其他领域。现代结构力学古代建筑师和工程师在实践中积累了丰富的结构经验，如中国的古塔、欧洲的哥特式教堂等。古代结构力学随着工业革命和科学技术的进步，近代结构力学逐渐形成。18世纪和19世纪的工程师们开始使用数学和力学原理来分析和设计结构。近代结构力学荷载与反力荷载是施加在结构上的外力，反力是结构内部产生的抵抗荷载的力。根据牛顿第三定律，结构在荷载作用下的平衡方程为∑F=0，其中∑F为所有荷载向量之和。结构在荷载作用下会产生变形，而变形会导致结构内部产生内力。内力的大小和分布与荷载和结构几何形状有关。稳定性是评估结构在荷载作用下保持平衡状态的能力。失稳意味着结构无法维持其平衡状态并发生变形或崩溃。材料在荷载作用下表现出不同的力学行为。弹性材料在荷载作用下会产生可恢复的变形，而塑性材料在超过其屈服点后会发生不可恢复的变形。平衡方程稳定性弹性与塑性变形与内力结构力学基本原理CHAPTER02静力学基础力的定义、施力物体、受力物体、力的三要素（大小、方向、作用点）。力的概念刚体定义、刚体受力分析特点。刚体的概念平衡状态、平衡力系。平衡的概念静力学基本概念二力平衡原理：两个力平衡的条件。力的平行四边形法则：力的合成与分解。三力平衡定理：三个力平衡的条件。作用与反作用定律：两个物体间相互作用的关系。静力学基本原理

静力学应用实例吊车梁的受力分析吊车梁的简化模型、吊车梁的受力分析、吊车梁的平衡计算。桥梁的静力分析桥梁的简化模型、桥梁的静力分析、桥梁的平衡计算。建筑结构的静力分析建筑结构的简化模型、建筑结构的静力分析、建筑结构的平衡计算。CHAPTER03动力学基础描述了物体运动状态与受力之间的关系，即力等于质量乘以加速度。牛顿第二定律描述了力在一段时间内对物体所做的功与物体动量变化之间的关系，即合力对物体所做的功等于物体动量的变化。动量定理描述了力对物体所做的功与物体动能变化之间的关系，即合力对物体所做的功等于物体动能的变化。动能定理动力学基本概念表明一个质点在受到的合力为零时，其加速度也为零，即物体处于平衡状态。达朗贝尔原理虚位移原理拉格朗日方程表明一个质点在受到的合力为零时，其虚位移也为零，即物体处于稳定状态。描述了质点运动与时间之间的关系，即质点的位置、速度和加速度随时间变化的规律。030201动力学基本原理物体在只受重力作用下的运动，其加速度为重力加速度，运动轨迹为抛物线。自由落体运动两个物体碰撞后，其动能和动量都守恒，但系统总动能可能发生变化。弹性碰撞物体在受到阻尼作用下的振动，其振幅随时间逐渐减小，频率也逐渐减小。阻尼振动动力学应用实例CHAPTER04弹性力学基础应力和应变介绍应力和应变的概念及其关系，包括线应力和剪应力。弹性与塑性区分弹性和塑性变形，并介绍弹性力学的基本假设。弹性模量介绍弹性模量的概念及其物理意义，包括弹性模量与泊松比的关系。弹性力学基本概念弹性力学基本方程介绍弹性力学的基本方程，包括平衡方程、几何方程和物理方程。弹性力学问题的求解方法介绍弹性力学问题的求解方法，包括有限元法、有限差分法等。胡克定律介绍胡克定律及其应用，包括在弹性力学中的意义。弹性力学基本原理03弹性地基上梁的分析通过弹性地基上梁的分析实例，介绍弹性力学在土木工程中的应用。01悬臂梁的弯曲通过悬臂梁的弯曲实例，介绍弹性力学在工程中的应用。02圆筒受内压分析通过圆筒受内压分析实例，介绍弹性力学在压力容器设计中的应用。弹性力学应用实例CHAPTER05塑性力学基础塑性力学是研究材料在达到屈服极限后，产生不可逆的塑性变形时力学行为的学科。塑性力学定义材料在一定条件下开始产生塑性变形的应力值。屈服极限材料在屈服极限后发生的不可逆的变形。塑性变形塑性力学基本概念123描述材料在给定应力状态下是否进入塑性变形的准则。屈服准则描述材料在塑性变形过程中，质点如何移动的准则。流动准则描述材料在塑性变形过程中，应力应变关系如何变化的准则。强化准则塑性力学基本原理通过控制金属材料的塑性变形过程，实现金属成型和加工。金属成型研究岩石在复杂应力状态下的塑性变形和破裂机制，为地质工程和采矿工程提供理论支持。岩石破裂利用生物材料的塑性变形特性，设计和制造人工关节、骨骼和生物传感器等医疗器械。生物医学工程塑性力学应用实例CHAPTER06结构分析方法与技巧动力分析方法考虑结构动力学特性，适用于动力荷载作用下的结构分析。弹性分析方法考虑材料弹塑性性质，适用于复杂结构分析。静力分析方法通过平衡条件求解结构内力，适用于静荷载作用下的结构分析。结构分析基本方法简化模型技巧根据实际情况对结构进行合理简化，降低计算难度。优化设计策略通过结构优化设计，提高结构性能和经济效益。有限元法策略利用有限元法进行结构离散化，提高计算精度和效率。结构分析技巧与策略SAP2000一款广泛使用的结构分析软件，适