结构力学下册课件

演讲人：日期：结构力学下册课件目录CONTENTS结构力学基本概念与原理弹性力学基础知识回顾静定结构受力分析与计算超静定结构受力分析与计算结构动力学基础及地震响应分析结构稳定性分析与极限承载能力判断01结构力学基本概念与原理结构力学的定义结构力学是研究结构在外界因素作用下，其内部产生的力和变形规律，并应用于工程结构设计和优化的一门学科。结构力学的研究对象主要包括杆件结构、板壳结构、块体结构、索结构等工程中的常见结构。结构力学定义及研究对象结构在受力时，各个部分的变形必须协调一致，以保证结构的整体性和稳定性。变形协调原理结构在静止状态下，作用于结构上的力必须达到平衡，这是结构力学分析的基础。力平衡原理结构力学研究的是工程材料的力学性质，包括弹性、塑性、强度、韧性等。材料的力学性质结构力学基本原理010203结构受力分析与计算方法静力分析方法包括力法、位移法、力矩分配法等，主要用于求解静定结构和超静定结构的内力和变形。动力分析方法研究结构在动力荷载作用下的响应，包括自由振动、受迫振动和波动等。稳定性分析方法研究结构在稳定性问题中的受力状态和计算方法，如压杆稳定、梁的稳定等。有限元法一种数值分析方法，可以求解复杂结构的内力和变形，广泛应用于工程实践。掌握结构力学的基本概念、原理和计算方法，能够运用所学知识解决实际工程问题。注重理论学习与工程实践相结合，多做习题和案例分析，加深对结构力学的理解和应用。掌握静力分析方法和有限元法，了解动力分析和稳定性分析的基本原理和应用范围。注重基础知识的掌握，及时复习和巩固所学内容，积极参加课堂讨论和课外学习活动。课程目标与学习方法课程目标学习方法课程重点学习建议02弹性力学基础知识回顾弹性力学定义研究弹性体在外力作用下产生的应力、应变和位移等变形规律及其应用的科学。弹性体在外力作用下能发生弹性变形的物体。弹性变形物体在应力作用下发生形状或尺寸的改变，当外力撤销后能恢复原状的变形。弹性极限弹性体所能承受的最大应力值，超过此值将发生塑性变形。弹性力学基本概念弹性体在边界上应满足的应力、应变或位移等条件。边界条件描述弹性体边界上应力分布的情况。应力边界条件01020304描述弹性体内应力与外力之间的平衡关系的微分方程。平衡微分方程描述弹性体边界上位移或变形的情况。位移边界条件平衡微分方程与边界条件应力与应变关系及胡克定律应力描述弹性体内某点处受力状态的物理量，有正应力和切应力之分。应变描述弹性体内某点处变形程度的物理量，有正应变和切应变之分。胡克定律在弹性范围内，应力与应变之间成正比关系，即应力越大，应变也越大。弹性模量描述材料弹性性质的物理量，是应力与应变的比值。半无限体受法向集中力作用利用弹性力学基本方程和边界条件求解应力分布和位移场。楔形体受力分析通过楔形体的平衡条件和应力分布求解未知力或应力分布。简支梁受力分析根据简支梁的受力特点和边界条件求解梁的弯曲应力和位移分布。轴对称问题利用轴对称性质将三维问题简化为二维问题，降低求解难度。典型弹性力学问题求解方法03静定结构受力分析与计算静定梁受力平衡，无多余约束，支座反力可完全确定；内力（弯矩、剪力）与外力成线性关系，可通过平衡方程求解。刚架由直杆和节点组成，节点具有刚性，能承受弯矩、剪力和轴力；整体稳定性好，但节点处易产生应力集中。静定梁与刚架的受力特点由多个杆件通过节点连接而成，节点处为铰接；受力时，各杆件主要承受轴力，节点处无弯矩和剪力。桁架由不同材料或不同截面的杆件组合而成，需考虑各部件之间的相互作用；受力分析复杂，需根据具体情况进行简化。组合结构静定桁架与组合结构的受力分析三铰拱与悬索结构的受力特点悬索结构由柔性索条和边缘构件组成，索条主要承受拉力；通过索条的悬垂和张力平衡荷载，形状随荷载变化而调整。三铰拱由三个铰接点连接的拱形结构，拱脚处可自由转动；拱形结构能将荷载转化为轴向压力，减少弯矩和剪力。能量法基于能量守恒原理，通过计算结构系统的总势能（包括应变能和外力势能）来求解位移；适用于复杂结构或需要精确求解的情况。单位荷载法在结构上施加单位荷载，计算由此产生的位移；然后根据实际荷载进行比例换算，得到实际位移。图乘法利用结构位移与内力之间的图形关系进行计算；适用于简单结构或位移与内力关系明确的情况。静定结构位移计算方法04超静定结构受力分析与计算超静定结构是指仅用静力平衡方程不能完全确定全部支反力和内力的结构。超静定结构的定义多余约束、受力分析复杂、变形协调方程求解、温度变化、支座移动等会影响内力分布。超静定结构的特点桥梁、高层建筑、起重机械等结构中广泛应用。超静定结构的实际应用超静定结构概述及特点010203力法原理基于静力平衡方程，通过求解多余未知力来求解超静定结构内力。位移法原理基于结构位移与内力之间的关系，通过求解节点位移来求解超静定结构内力。力法与位移法的优缺点力法适用于求解杆件系统，位移法适用于求解连续系统；力法求解内力直接，位移法求解内力间接。力法与位移法的基本原理超静定结构内力图绘制方法逐点法根据静力平衡条件和变形协调条件，逐点求解支反力和内力，绘制内力图。截面法叠加法通过选取适当的截面，利用静力平衡条件和变形协调条件求解截面内力，绘制内力图。将几个基本结构叠加在一起，分别求解每个基本结构的内力，然后进行叠加得到总内力，绘制内力图。根据结构位移与内力之间的关系，推导出的位移计算公式。位移计算公式结构在温度变化、支座移动等影响下，位移应满足变形协调条件。位移校核条件利用位移计算公式计算结构位移，并通过校核条件验证计算结果的正确性。位移计算与校核方法超静定结构位移计算与校核05结构动力学基础及地震响应分析结构动力学基本概念与原理动力学基本方程描述结构在外部激励下的响应，包括位移、速度和加速度等。阻尼阻碍结构自由振动的力，包括粘性阻尼、干摩擦阻尼等。共振现象当外部激励频率接近结构固有频率时，结构振幅急剧增大的现象。模态分析通过求解结构固有频率和振型，了解结构动态特性。自由振动在无外部激励下，单自由度体系按其固有频率进行的振动。受迫振动在外部激励作用下，单自由度体系产生的振动。振动响应计算利用动力学方程和初始条件，求解结构在特定激励下的响应。阻尼对振动的影响分析阻尼对自由振动和受迫振动的影响，以及阻尼在减震中的应用。单自由度体系振动分析多自由度体系振动分析方法多自由度体系自由度计算根据结构约束条件，确定结构自由度数目。振动方程建立利用达朗贝尔原理或拉格朗日方程，建立多自由度体系振动方程。模态分析求解多自由度体系固有频率和振型，了解结构整体动态特性。振型叠加法利用模态分析结果，求解多自由度体系在复杂激励下的响应。地震波传播特点了解地震波在地球中的传播方式，包括纵波、横波和面波等。抗震设计原则根据地震响应分析结果，确定合理的结构设计方案，包括结构布置、构件截面尺寸等，以提高结构抗震性能。隔震与减震技术介绍隔震支座、阻尼器等减震装置的工作原理及应用，以降低结构在地震中的响应。地震响应分析方法包括静力法、反应谱法和时程分析法等，用于评估结构在地震作用下的响应。地震响应分析与抗震设计原则0102030406结构稳定性分析与极限承载能力判断指结构在承受外部载荷时，能够保持其原有形状和平衡状态的能力。结构稳定性定义结构稳定性受多种因素影响，包括结构形状、材料性能、载荷类型与大小、支撑条件等。影响因素当结构稳定性不足时，会发生失稳现象，如屈曲、倾覆等，导致结构破坏或承载能力下降。失稳现象结构稳定性概念及影响因素010203通过计算结构在极限状态下的内力、应力等参数，判断结构是否达到承载能力极限。考虑结构在动态载荷作用下的响应，通过数值模拟或实验方法确定结构的极限承载能力。根据大量实验数据或工程经验，总结出结构极限承载能力的经验公式，用于工程实践。考虑结构材料、尺寸、制造等因素的随机性，运用概率论和数理统计方法评估结构的极限承载能力。极限承载能力判断方法静力分析法动力分析法经验公式法可靠性理论法结构失稳类型与预防措施平衡分岔失稳通过调整结构布局、增加约束等措施，提高结构抗失稳能力。02040301跃越失稳通过改变结构形状或采用耗能减震装置等措施，降低结构跃越失稳的风险。极值点失稳通过加强结构强度、刚度等措施，避免结构在极限状态下发生破坏。预防措施总结针对不同类型的失稳现象，采取相应的预防措施，提高结构的整体稳定性。工程实例分析