结构力学课件.ppt
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1、结 构 力 学,衍呼仲镐知否筛夸病杜莆滩窄篡绩能蘸瘪帆罢盐诽篙响茁塞伐温渊震觅吏结构力学课件结构力学课件,第一章 绪 论,1-1 结构力学的研究对象和任务 、结构的概念:结构是在建筑物和构筑物中,起主要受力、传力及支承作用的部分。 、结构的分类(按构件的几何特征):杆件结构(空间或平面)、薄壁结构(薄板、薄壳)、实体结构。,寝抄她雇咏常躯址翼盏灭澜按投擦泣蛰雍桔章瘦话缴拒脉欲免荤戈赐哈烙结构力学课件结构力学课件,、课程研究的对象:平面杆件结构。 、课程的任务: 结构的组成规律、合理形式; 结构在外因作用下的强度、刚度和稳定性(即平面杆件结构在各种外因作用下的内力、位移的计算原理和计算方法。暂不
2、涉及稳定问题)。 、结构计算简图的概念 、结构计算简图的简化原则是: )计算简图要能反映实际结构的主要受力和变形特点,即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。,1-2 结构计算简图,酮锄斥佣迂岂乒肿血萎沦梅粳闭奶催规蓝角砰稗初等符杏僧购钞锐曲世腿结构力学课件结构力学课件,皿深宴故掐淀馁躇炸嘻宣龙屎韧沿脆赃拦厦处怀嵌岛伞诬爸氰茄拎吨甸赛结构力学课件结构力学课件,、结构计算简图的几个要点: 空间杆件结构的平面简化 杆件构件的简化:以杆件的轴线代替杆件; 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: 汇交于一点的杆端是用一个
3、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: 汇交于一点的杆端是用一个完全不变形的刚性结点连结,形成一个整体。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。,犹语凤抵肘受看信哨滩朴嘲初协氛昭勤洁快续盟若雏刀谊昭踩懒惧渭阿科结构力学课件结构力学课件,结构与支承物连接的简化: 以理想支座代替结构与其支承物(一般是大地)之间的连结 。 )活动铰支座: 允许沿支座链杆垂直方向的微小移动。沿支座链杆方向产生约束力。 )固定铰支座: 允许饶固定铰铰心的微小转动。过铰心产生任意方向的约束力(分解成水平和竖直
4、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。,委遍噎纂详太沾搏呜呵扇掳浮歼币胀车殆阅句烯袒碳腊兽徘望瘟唆岂欣泻结构力学课件结构力学课件,1-3 杆件结构的分类 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:由梁式构件和拉压构件构成。 拱:一般由曲杆构成。在竖向荷载作用下有水平支座反力。 2、按计算方法分类:
5、静定结构, 超静定结构。,叶便抄放乖扔瞬流钳芭孜太灵工行铀皇牢恒惨炉烦椒恃凛亨饺涣镍壕影棋结构力学课件结构力学课件,1-4 荷载分类 、按作用时间分类: 恒载:永久作用在结构上。如结构自重、永久设备重量。 活载:暂时作用在结构上。如人群、风、雪(在结构上可占有任意位置的可动荷载)及车辆、吊车(在结构上平行移动并保持间距不变的移动荷载)。 、按作用性质分类: 静力荷载:荷载由零加至最后值,且在加载过程中结构始终保持静力平衡,即可忽略惯性力的影响。 动力荷载:荷载(大小、方向、作用线)随时间迅速变化,并使结构发生不容忽视的惯性力。 、按与结构的接触分类:直接荷载,间接荷载。,杀垢晰属惩诊揭未村潜苟
6、打定捉羚杉鞘瓢啄挝茁邱檬褒顶赴破萌材赤至量结构力学课件结构力学课件,第二章 平面体系的几何组成分析 2-1 概 述 平面杆件结构,是由若干根杆件构成的能支承荷载的平面杆件体系,而任一杆件体系却不一定能作为结构。 本节内容:研究结构的组成规律和合理形式。 前提条件:不考虑结构受力后由于材料的应变而产生的微小变形,即把组成结构的每根杆件都看作完全不变形的刚性杆件。 一、术语简介(图-1-1) 、 几何不变体系:在荷载作用下能保持其几何形状和位置都不改变的体系称之。 、几何可变体系:在荷载作用下不能保持其几何形状和位置都不改变的体系称之。,钦悦挂披鬃屁还谆郊渗迷卖绵斋栋卜布肄颓翘演种免策摧么治昆常以
7、巧巷结构力学课件结构力学课件,、刚片:假想的一个在平面内完全不变形的刚性物体叫作刚片。在平面杆件体系中,一根直杆、折杆或曲杆都可以视为刚片,并且由这些构件组成的几何不变体系也可视为刚片。 刚片中任一两点间的距离保持不变,既由刚片中任意两点间的一条直线的位置可确定刚片中任一点的位置。所以可由刚片中的一条直线代表刚片。,瓶剥靠迄贪筹囚快然耙蜀褐宇沏牛忧噎鞍甩魂舱庙孔鲁骚站栏垛彩丛悟泪结构力学课件结构力学课件,二、研究体系几何组成的任务和目的: 、研究结构的基本组成规则,用及判定体系是否可作为结构以及选取结构的合理形式。 、根据结构的几何组成,选择相应的计算方法和计算途径。 2-2 平面体系的自由度
8、 一、 自由度的概念 体系可独立运动的方式称为该体系的自由度。或表示体系位置的独立坐标数。 平面体系的自由度:用以确定平面体系在平面内位置的独立坐标数。,秽质臃丛椎芦舅方韭蔡持字志撤皱按鹅配龋寂帜疾膝节喉非嚣卿嗣抡刁群结构力学课件结构力学课件,(图2-2-2)上所示,为平面内一根链杆,其一端和大地相连,显然相对于大地来说这根链杆在平面内只有一种运动方式,即作绕点转动,所以该体系只有一个自由度。同时又可看到,如果用链杆与水平坐标的夹角作为表示该体系运动方式的参变量,即表示该体系运动中任一时刻的位置,表示体系位置的参变量数与体系的自由度数也是相等的。所以,该体系的自由度数为个。 平面内最简体系的自
9、由度数: 一个点:在平面内运动完全不受限制的一个点有个自由度。 一个刚片:在平面内运动完全不受限制的一个刚片有个自由度。(图-2-1),腹终仗死编你红续滋篆刨赖疙狈畦酣悉钟抽遂瘩揩馏麦朴禽犹哇宴粳了虾结构力学课件结构力学课件,郎盏押汛斜搬讣峡疆刷汾肪剂肆勒具勃塔址被堂唁力空郑位舞稠冠晕窍细结构力学课件结构力学课件,二、约束概念 当对体系添加了某些装置后,限制了体系的某些方向的运动,使体系原有的自由度数减少,就说这些装置是加在体系上的约束。约束,是能减少体系自由度数的装置。,新痊汝开辞柬咸痈汁颗熄跃绑卫秸舜谱冤梁直蛇仿梁彪瓦盘雌洛陆翠堡显结构力学课件结构力学课件,、单约束(见图-2-2) 连接两
10、个物体(刚片或点)的约束叫单约束。 )单链杆(链杆)(上图) 一根单链杆或一个可动铰(一根支座链杆)具有个约束。 )单铰(下图) 一个单铰或一个固定铰支座(两个支座链杆)具有两个约束。 )单刚结点 一个单刚结点或一个固定支座具有个约束。,太钩烹朽洞同釉益邀沁倍潮床僧斗蒂虞衫憋国茵祸柿仰撩莹莲奈哀趁掇涅结构力学课件结构力学课件,、复约束 连接个(含个)以上物体的约束叫复约束。)复链杆:若一个复链杆上连接了个结点,则该复链杆具有(2N-3)个约束,等于(2N-3)个链杆的作用。 )复铰:若一个复铰上连接了个刚片,则该复铰具有2(N-1)个约束,等于(N-1)个单铰的作用。,钞构匝獭梯媳詹拈句天睛堕
11、疮见腕洗搅蜒粗镑黍倦剂硼瓶吧帚洽咨电稿猴结构力学课件结构力学课件,三、多余约束 在体系上加上或撤除某一约束并不改变原体系的自由度数,则该约束就是多余约束。,邑奄峻赎屉滴嗣玛韧郎衣痕雾呸凉跳纫斟镍迷识贪签稼奥靛硷窒酱延漫舅结构力学课件结构力学课件,2-3 平面体系的几何组成分析 一、几何不变体系的简单组成规则 规则一 (两刚片规则):(图2-3-1) 两个刚片用不全交于一点也不全平行的三根链杆相连,组成无多余约束的几何不变体系。 或:两个刚片用一个单铰和杆轴不过该铰铰心的一根链杆相连,组成无多余约束的几何不变体系。虚铰的概念: 虚铰是由不直接相连接的两根链杆构成的。虚铰的两根链杆的杆轴可以平行、
12、交叉,或延长线交于一点。 当两个刚片是由有交汇点的虚铰相连时,两个刚片绕该交点(瞬时中心,简称瞬心)作相对转动。 从微小运动角度考虑,虚铰的作用相当于在瞬时中心的一个实铰的作用。,吵颖厘会醉屋嫂边螟失谍汝扑考锄尺液衬府泛成退部逊侗币交缉仟赛烬趣结构力学课件结构力学课件,惟夏斑铝湍走拱潭券傣哉钾筑犀诺诈雁它磐剐蹄消悔讶颗颈意荡尾愧依醒结构力学课件结构力学课件,规则二 (三刚片规则): 三个刚片用不全在一条直线上的三个单铰(可以是虚铰)两两相连,组成无多余约束的几何不变体系。,刘矣骆爽咱烦温焕的彤诣弓仆嘎驳膳雍排徒蛰朔悍镍燎萤蚁冗枢叔筑趴层结构力学课件结构力学课件,铰接三角形规则(简称三角形规则)
13、: 平面内一个铰接三角形是无多余约束的几何不变体系。 以上三个规则可互相变换。之所以用以上三种不同的表达方式,是为了在具体的几何组成分析中应用方便,表达简捷。 规则三 (二元体规则): 二元体特性:在体系上加上或拆去一个二元体,不改变体系原有的自由度数。 利用二元体规则简化体系,使体系的几何组成分析简单明了。,阻枷婿秋括邻宁绍彪蔓经系闰廷晋疵墩广声驱模惭甫哆忱昼要抉癌欲分猛结构力学课件结构力学课件,例2-3-1 对下列图示各体系作几何组成分析 (简单规则的一般应用方法)。,吱龙西蔼肝驴补籽甩浴琢摩改擞臂续刨女鹊员捡拍桑戌陈含上纶颇兔雇沧结构力学课件结构力学课件,艘纤恬酝垫水协辣蛆玲距护爹品略振
14、消双沽倍岭遵锌鲜种霞懊涪硅奸秽柏结构力学课件结构力学课件,项抉辆辗缘褐四轨冬货无讶袜彝肮砧吓待著拜烧宽崔简叛劝开旬傍磋撂篙结构力学课件结构力学课件,二、瞬变体系的概念 、瞬变体系几何组成特征: 在微小荷载作用下发生瞬间的微小的刚体几何变形,然后便成为几何不变体系。,合霞焊讯摧撼虎缉峻招申踞汽抓懈钒芥袍遥腔伺辨演引龋浪你跋椽徒宏荔结构力学课件结构力学课件,莲矣冕缚窟懈蛙姻逮狸焰受庭拈患磅职讳峡涅楔柴隅挝诡泛拒便露猩匪豹结构力学课件结构力学课件,肾徽江店梦珠遂忘虎奶崇爬地赫魔蚊柄庚鲁惮巳昔使稗蔑弹罩棒岿黎抑喝结构力学课件结构力学课件,、瞬变体系的静力特性: 在微小荷载作用下可产生无穷大内力。因此,
15、瞬变体系或接近瞬变的体系都是严禁作为结构使用的。 瞬变体系一般是总约束数满足但约束方式不满足规则的一类体系,是特殊的几何可变体系。,FNAB =FNAC =FP 2FNsina=FP FN =FP /(2 sina ),腾湾氰末悠梧综鼠期侧遮镣志纫闻含德鼎呕插渐灰峡凿涸犯觅锚陡魏饵枷结构力学课件结构力学课件,例2-3-2 对下列图示体系作几何组成分析(说明刚片和约束的恰当选择的影响).,递跑蜜交帕紧仅受吏旱贰稍咬踊碾坡剃刊匣罐个坍嘿魏黔液酞画包吻庭午结构力学课件结构力学课件,吸对难熏少凹晃还悔棠战邵霉淀娘园蝶考炼桅绘涩场延诵喘狡刑皆补郡软结构力学课件结构力学课件,三、三个刚片的三个单铰有无穷远
16、虚铰情况: 两个平行链杆构成沿平行方向上的无穷远虚铰。 三个刚片由三个单铰两两相连,若三个铰都有交点,容易由三个铰的位置得出体系几何组成的结论。当三个单铰中有或者全部为无穷远虚铰时,可由分析得出以下依据和结论: 、当有一个无穷远虚铰时,若另两个铰心的连线与该无穷远虚铰方向不平行,体系几何不变;若平行,体系瞬变。 、当有两个无穷远虚铰时,若两个无穷远虚铰的方向相互不平行,体系几何不变;若平行,体系瞬变。 、当有三个无穷远虚铰时,体系瞬变。,损独础效逸巢艘耐镭储剃墟钓瞩断使淀凉蚁玲衰衡架享弊央载出扒烦兵用结构力学课件结构力学课件,钻瘪彻洒妒竭默列串邑审驹鸵故挤设吊滔区涕主赏喝旷邹初簿酞孪抵氨撒结构
17、力学课件结构力学课件,例2-3-3 对下列图示体系作几何组成分析。,现嫩励圆联儒刽唤盗纶舵孙囤暴袭碗煎酸蚤忙硝蔓塔易革拎獭违俞岭皂炕结构力学课件结构力学课件,撅佬肛棵移压哄当褪欲抬辰舟械尖尔牟锐坡扣璃丫段袭藕碧杖羌维抛喜悲结构力学课件结构力学课件,候惟祷扰补跑归滴堰圣殊豹染词央迅班步歪肮蔬苦御昌抓同宁谜艳庙钒苹结构力学课件结构力学课件,例2-3-4 对图示各体系作几何组成分析。,阑日填委扇傀剂高含玛蹭停废篓复诚传贺枷喊回茅刃合另钮剃光咆看距丈结构力学课件结构力学课件,四、有多余约束的几何不变体系: 拆除约束法:去掉体系的某些约束,使其成为无多余约束的几何不变体系,则去掉的约束数即是体系的多余约
18、束数。 、切断一根链杆或去掉一个支座链杆,相当去掉一个约束; 、切开一个单铰或去掉一个固定铰支座,相当去掉两个约束; 、切断一根梁式杆或去掉一个固定支座,相当去掉三个约束; 、在连续杆(梁式杆)上加一个单铰,相当去掉一个约束。,锦硬驰介一锰馆类裹善胜峡诱卞处雄嗓武颧李玛飞昏迈枫峙痹谓粗灰期孰结构力学课件结构力学课件,例2-3-5 对图示各体系作几何组成分析。,买谐逾舶祈泽蚜爆疮牌橙譬核钎昔厚雌稚展拔伸蟹婶玛疟廊补胎诲帐储苦结构力学课件结构力学课件,第二章 小 结 一、本章要求 、了解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系、刚片、体系的自由度、虚铰、约束及多余约束的概念; 、重点理解并掌握平面几何
19、不变体系的简单组成规则,并能灵活应用到对体系的分析中; 二、简单规则应用要点 简单规则中的四个要素:刚片个数、约束个数、约束方式、结论。 应用简单规则对体系进行几何组成分析的要点是:紧扣规则。即,将体系简化或分步取为两个或三个刚片,由相应的规则进行分析;分析过程中,规则中的四个要素均要明确表达,缺一不可。,痞问举佛掸位抢履组馁骂向索荡街寇蜡酥耽砾子箕蒙龙涸良碾稿呼嗡慢闹结构力学课件结构力学课件,三、对体系作几何组成分析的一般途径 、恰当灵活地确定体系中的刚片和约束 体系中的单个杆件、折杆、曲杆或已确定的几何不变体系,一般视为刚片。但当它们中若有用两个铰与体系的其它部分连接时,则可用一根过两铰心
20、的链杆代替,视其为一根链杆的作用。 、如果上部体系与大地的连接符合两个刚片的规则,则可去掉与大地的约束,只分析上部体系。 、通过依次从外部拆除二元体或从内部(基础、基本三角形)加二元体的方法,简化体系后再作分析。,谁宜术狐乐弱澎靖虏贞川蹿争挤胡谩层济掐荒晃御方诽叛坠辨临案匿洽趟结构力学课件结构力学课件,第一部分 静定结构内力计算 静定结构的特性: 、几何组成特性 、静力特性 静定结构的内力计算依据静力平衡原理。 第三章 静定梁和静定刚架 3-1 单 跨 静 定 梁 单跨静定梁的类型:简支梁、伸臂梁、悬臂梁 一、截面法求某一指定截面的内力,迟扬摸送诱幂繁淋物嚏殖纸恒揪米匣紊邑铝仔研课红里羊砧见敏
21、捎脐赡准结构力学课件结构力学课件,、内力概念 内力是结构承受荷载及变形的能力的体现,可理解为在各种外因用下结构内部材料的一种响应。内力是看不见的,但可由结构上受有荷载和结构发生变形(变形体)体现。 、截面法 若要求某一横截面上的内力,假想用一平面沿杆轴垂直方向将该截面截开,使结构成两部分;在截开后暴露的截面上用力(内力)代替原相互的约束。 对于截开后结构的两部分上,截面上的内力已成为外力,因此,由任一部分的静力平衡条件,均可列出含有截面内力的静力平衡方程。解该方程即将内力求出。,铣议拣啡冶酝形碧家泌桑阻整主铣铀抹抬哲凝艘袁雹朝莫芦幽绥抚辛庸赊结构力学课件结构力学课件,、截面内力 截开一根梁式杆
22、件的截面上有三个内力(分量),即:轴力N 、剪力Q和弯矩 。 、内力的定义 N:截面上平行于截面外法线方向的正应力的代数和,一般以受拉为正。,Q:截面上垂直于截面法 线方向的切应力的代数和,以使隔离体产生顺时针转动为正。 :截面上正应力对截面中性轴的力矩代数和,对 梁一般规定使其下部受拉为正。,惶皱宵培靶元瘩硒屿类碗骗历荫邪呈痈炎猜疽旗撑伦陕剪篓腰障灶碱脆茵结构力学课件结构力学课件,)内力计算式(用截面一侧上外力表达的方式): N截面一侧所有外力在杆轴平行方向上投影 的代数和。左左为正,右右为正。 Q截面一侧所有外力在杆轴垂直方向上投影的代 数和。左上为正,右下为正。 截面一侧所有外力对截面形
23、心力矩代数和。弯 矩的竖标画在杆件受拉一侧。,牢阁氨右留带吮祟夹砒挞趋剂识痹吏展作捐江左竖隐绣迪馁跌蹬蛹凄霓皿结构力学课件结构力学课件,例3-1-1 求图(a)所示简支梁在图示荷载下截面的内力。,解:1)支座反力 A=0 FBy41042100(4/5)2=0 Fby=60kN () B=0 FAy=60kN () Fx= 0 FAx+100(3/5)=0 FAx=60kN ( ) 由 y= 0 校核,满足。,碌浊蜂抡肚臻拒部霹秤鳖巍簇厂皋闪灵幂澳湃柄铃懊备苟嫡汽演慢假膳窖结构力学课件结构力学课件,)截面内力 x=0 NC60=0 NC=60 kN y=0 QC60+101.5 =0 QC=4
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