结构力学第一章绪论.ppt
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1、2019/7/5,1,结 构 力 学,杨迪雄 大连理工大学工程力学系,2019/7/5,2,课 程 简 介,主要内容: 概论,结构几何构造分析(4学时) 静定结构分析(20学时) 超静定结构分析(24学时) 教材: 结构力学I基本教程 龙驭球,包世华主编 北京:高等教育出版社,2006,2019/7/5,3,参考书,龙驭球, 包世华等. 结构力学II专题教程. 北京:高等教育出版社, 2007. 朱慈勉. 结构力学(上册). 北京:高等教育出版社, 2004. 李廉锟. 结构力学(上册). 北京:高等教育出版社, 2004. Hibbeler R C. Structural Analysis
2、(5th Edition). New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 2002. (中译本,结构分析,北京:电子工业出版社, 2005.) 单建. 趣味结构力学. 北京:高等教育出版社, 2008. 黄达海, 郭全全. 概念结构力学. 北京航空航天大学出版社, 2010. 王焕定. 结构力学学习指导. 北京:清华大学出版社,2004. 网络资源:清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学 结构力学国家精品课程网站,2019/7/5,4,第一章,绪 论,2019/7/5,5,1-1 结构力学的研究对象和任务 、结构的概念:结构是在建筑物或工程设施中起主要承受和传递荷载作用的骨架
3、部分。 、结构的分类(按几何特征):杆件结构(空间或平面)、薄壁结构(薄板、薄壳)、实体结构。,2019/7/5,6,2019/7/5,7,2019/7/5,8,U.S.A空军F-16战斗机着陆传动装置结构件用SiC/Ti 复合材料,2019/7/5,9,Stealth missile destroyer (China),2019/7/5,10,、结构力学研究对象:平面杆件结构。 、结构力学的任务: 根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动力反应,以及结构的组成规律。 讨论结构的组成规律和合理形式,以及结构计算简图的合理选择; 讨论结构内力和变形
4、的计算方法,进行结构的强度和刚度验算; 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应 (结构控制,非线性,不确定性),2019/7/5,11,5、结构力学的内容(从解决工程实际问题的角度提出) 将实际结构抽象为计算简图; 各种计算简图的计算方法; 将计算结果运用于工程设计和施工 6、结构分析方法都要考虑下列三方面的条件: 力系的平衡条件或运动条件; 变形的几何连续条件; 应力和变形间的物理条件(或称本构方程) 7、结构力学的两种解法:平衡几何方法(基本解法);虚功能量方法 8、传统结构力学,概念/定性结构力学,计算结构力学,2019/7/5,12,9、学习方法和能力培养,学习方法:结构力学作
5、为一门需从工程来、到实践中去的工程学科,应以力学基本概念、基本原理及其科学应用为主线;以认知规律为出发点;以工程实践为背景;注重提高素质与能力。 提倡研究性学习,探究式学习 结合工程实际思考问题,重视实践和实验 1.5 学习方法:会加,会减,会问,会用,创新 能力培养:分析能力,计算能力,自学能力,表达能力,2019/7/5,13,1-2 结构计算简图,、结构计算简图的概念 结构计算分析时,常利用简化和假设手段把复杂结构的次要因素忽略,但又要能反映出实际结构的主要受力特征。这种经过简化了的结构图形称为结构的计算简图。 、结构计算简图的简化原则 )从实际出发:计算简图反映实际结构的主要性能, 既
6、要能反映实际结构的主要受力和变形特点,又要使计算结果安全可靠; )便于计算:即计算简图的简化程度要与计算手段以及对结果的要求相一致。分清主次,存本去末,略去细节,2019/7/5,14,、结构计算简图的几个要点: 结构体系的简化:空间体系平面体系 杆件的简化:杆件轴线,杆件之间连接处结点,杆长结点距离,荷载作用点移到轴线,2019/7/5,15,杆件之间连接的简化:理想结点代替杆件与杆件之间的连接。 )铰结点: 汇交于一点的杆端用一个完全无磨擦的光滑铰连结。铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由微小转动,即各杆端之间的夹角可任意改变。 )刚结点: 汇交于一点的杆端用一个完全不变形的刚性结点连结,形成
7、一个整体。刚结点所连各杆端相互之间的夹角不能改变。 )组合结点(半铰): 刚结点与铰结点的组合体。 木屋架,钢筋混凝土,2019/7/5,16,结构与 支承物(基础间)连接的简化: 以理想支座代替结构与其支承物(一般是基础)之间的连结 。 )活动铰支座(滚轴支座): 允许沿支座链杆垂直方向微小移动,绕铰心微小转动。沿支座链杆方向产生约束力。 )固定铰支座(铰支座): 允许绕固定铰铰心微小转动。过铰心产生任意方向的约束力(分解成水平和竖直方向的两个力)。 )固定支座: 不允许有任何方向的移动和转动,产生水平、竖直及限制转动的约束力和反力矩。 4)滑动支座 (定向支座) 被支承部分不能转动和移动,
8、产生垂直于滑动方向的约束力和限制转动的反力矩。,2019/7/5,17,材料性质的简化 钢,混凝土,砖,石,木 假定:连续,均匀,各向同性,理想线弹性(弹塑性),小变形 荷载的简化 体积力,表面力 集中荷载 (集中力,集中力偶),分布荷载,2019/7/5,18,1-3 杆件结构(计算简图)的分类,1、按结构的受力特点分类: 梁:由水平(或斜向)放置杆件构成。梁构件主要承受弯曲变形,是受弯构件。 刚架:不同方向的杆件用结点(一般都有刚结点)连接构成。刚架杆件以受弯为主,所以又叫梁式构件。 桁架:由若干直杆在两端用铰结点连接构成。桁架杆件主要承受轴向变形,是拉压构件。 组合结构:由梁式构件和拉压
9、构件构成。 拱:由曲杆构成。在竖向荷载作用下有水平支座反力。 悬索结构:承重构件为塔、柱上的缆索,只受拉力,2019/7/5,19,2、按结构体系的空间位置分类 平面结构:各杆的轴线和外力的作用线都在同一平面内; 结构力学主要研究平面杆件体系 空间结构:各杆轴线不在同一平面内 3、按计算特性分类 静定结构, 超静定结构。由平衡方程是否能唯一确定结构内力和反力,2019/7/5,20,1-4 荷载分类 荷载: 主动作用于结构上的外力:自重,水压力,土压力,吊车荷载,桥梁上的车辆荷载 广义荷载:温度变化,基础沉陷,材料收缩,风作用,地震动 按照不同特征分类: 1)按时间作用长短分:恒载(长期作用的
10、不变荷载;自重,土压力;)和活载(施工和使用期间作用的可变荷载;楼面荷载,吊车荷载,雪载,风载) 2)按作用位置分:固定荷载(恒载和大部分活载),移动荷载(吊车荷载,桥梁上车辆荷载) 3)按作用性质分: 静力荷载: 荷载的大小、方向和作用线不随时间变化或变化缓慢,不使结构产生明显的加速度和惯性力。 恒载,活载 动力荷载:随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用和消失的荷载,使结构产生明显的加速度和惯性力。 机械荷载,爆炸冲击波,地震荷载,风荷载,2019/7/5,21,平面结构的几何构造分析,第二章,2019/7/5,22,2-1 几何构造分析的几个概念,几何构造分析的目的主要是分析、判断一个体系
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- 结构 力学 第一章 绪论
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