基本的结构力学概念(PPT 26页)
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结构力学基础讲义PPT(共270页,图文)
alMM
B bM l
a l
b M
l
17
2. 多跨静定梁: 关键在于正确区分基本部分和附
属部分，熟练掌握截面法求控制截面 弯矩，熟练掌握区段叠加法作单跨梁 内力图。
多跨静定梁——由若干根梁用铰相连， 并用若干支座与基础相连而组成的静 定结构。
17:11
18
附属部分--依赖基本 部分的存在才维持几 何不变的部分。
17:11
24
3. 静定平面刚架 (1) 求反力。
切断C铰，考虑右边平衡，再分析左 边部分。求得反力如图所示：
C
17:11
25
3. 静定平面刚架
(2)作M图 (3)做Q、N图 (4) 校核
17:11M图
N图
Q图
26
§1-4 静定桁架
17:11
27
§1-4 静定桁架
* 桁架的定义：
——由若干个以铰（Pins）结点连接而成的 结构，外部荷载只作用在结点上。
对只有轴力的结构（桁架）：
1组7:1合1 结构则应分别对待。
61
§1-５静定结构位移计算
3. 荷载作用下的位移计算
例：求△cy 1. 建立力状态，在C点加单位 EI
竖向力。
2. 建立各杆内力方程：
EI
3. 求位移：
17:11
62
§1-５静定结构位移计算
3. 荷载作用下的位移计算
积分注意事项：
⒈ 逐段、逐杆积分。 ⒉ 两状态中内力函数服从同一坐标系。 ⒊ 弯矩的符号法则两状态一致。
2. 三铰拱的数解法
* 内力计算： ⑴任一截面K(位置)：KK截 截面 面形 形心 心处 坐拱 标X轴K切、线YK的倾角 K
结构力学重点大全通用课件
重心坐标的计算
通过物体的质量分布和形状，可以计 算出物体的重心坐标。
结构稳定性的定义
结构在受到外力作用时，能够保持其 平衡状态的能力。
稳定性的判断方法
通过计算结构的柔度矩阵和刚度矩阵， 判断结构是否稳定。
静力分析方法及实例
静力分析的基本步 骤
建立模型、施加约束和载荷、求解平衡方程、分析结果。
静力分析的实例
水利工程
在水利工程中，结构力学可用于大坝、水闸等水工建筑物的设计， 确保其能够承受静载和动载，以及水压力等作用。
机械结构力学实例
机械设备设计
在机械设备设计中，结构力学通过对机械部件的应力分析、振动分 析等，以确保设备的强度和稳定性。
机械零件制造
在制造过程中，结构力学可以指导选择合适的材料、确定合理的制 造公差等，以提高零件的使用寿命和可靠性。
动量
物体的质量乘以速度，是矢量。
动量矩
物体的转动惯量乘以角速度，是矢量。
动量定理
物体动量的变化等于物体所受合外力的冲量。
动量矩定理
物体动量矩的变化等于物体所受合外力矩的 冲量。
弹性力学基本方程
胡克定律 在弹性限度内，物体的应力与应变成正比，比例系数为弹性模量。
弹性力学基本方程 在三维空间中，物体的位移、应变和应力之间的关系，包括平 衡方程、几何方程和物理方程。
可靠性管理
在结构的整个生命周期内，对可靠性进行监控和维护，确保结构 的安全性和性能。
06
结构力学在工程实践中的 应用
建筑结构力学实例
房屋建筑
建筑结构力学在房屋建筑中应用广泛，如框架结构、剪力墙结构、 砖混结构等，用来确保建筑物的安全性和稳定性。
桥梁建筑
在桥梁设计中，结构力学分析可以帮助设计者确定桥梁的合理形状 和大小，确保其承载能力和稳定性。
结构力学ppt课件
结构力学ppt课件
目录
• 结构力学简介 • 结构力学的基本原理 • 结构分析的方法 • 结构力学的应用 • 结构力学的挑战与未来发展 • 结构力学案例分析
01
结构力学简介
什么是结构力学
01
结构力学是研究工程结构在各种外力作用下产生的响
应的一门学科。
02
它主要涉及结构的强度、刚度和稳定性等方面的分析
04
有限元法
有限元法是一种将结构分解为有限个小 的单元，并对每个单元进行力学分析的 方法。
有限元法具有适用范围广、精度较高等 优点，但也存在计算量大、需要较强的 计算机能力等缺点。
通过对所有单元的力学行为进行组合， 可以得到结构的整体力学行为。
它适用于对复杂结构进行分析，例如板 壳结构、三维实体等。
结构力学的历史与发展
结构力学起源于19世纪中叶，随着土木工程和机械工程的发展而逐渐形成。
早期的结构力学主。
目前，结构力学已经广泛应用于各个工程领域，包括建筑、桥梁、机械、航空航天等。同时，结构力学 的研究也在不断深入和发展，以适应各种复杂工程结构的需要。
案例一：桥梁的力学分析
总结词
桥梁结构是力学分析的重要案例，涉及到多种力学因素，包括静载、动载、应 力、应变等。
详细描述
桥梁的力学分析需要考虑多种因素，包括桥梁的跨度、桥墩的支撑方式、桥梁 的材料性质等。在分析过程中，需要建立力学模型，进行静载和动载测试，并 运用结构力学的基本原理进行优化设计。
案例二：航空发动机的力学设计
强度理论
01
强度理论是研究结构在外力作用下达到破坏时的强度条件的科学。
02
强度理论的基本方程包括最大正应力理论、最大剪切应力理论、形状改变比能 理论和最大拉应力理论，用于描述结构在不同外力作用下达到破坏时的条件。
目录
• 结构力学简介 • 结构力学的基本原理 • 结构分析的方法 • 结构力学的应用 • 结构力学的挑战与未来发展 • 结构力学案例分析
01
结构力学简介
什么是结构力学
01
结构力学是研究工程结构在各种外力作用下产生的响
应的一门学科。
02
它主要涉及结构的强度、刚度和稳定性等方面的分析
04
有限元法
有限元法是一种将结构分解为有限个小 的单元，并对每个单元进行力学分析的 方法。
有限元法具有适用范围广、精度较高等 优点，但也存在计算量大、需要较强的 计算机能力等缺点。
通过对所有单元的力学行为进行组合， 可以得到结构的整体力学行为。
它适用于对复杂结构进行分析，例如板 壳结构、三维实体等。
结构力学的历史与发展
结构力学起源于19世纪中叶，随着土木工程和机械工程的发展而逐渐形成。
早期的结构力学主。
目前，结构力学已经广泛应用于各个工程领域，包括建筑、桥梁、机械、航空航天等。同时，结构力学 的研究也在不断深入和发展，以适应各种复杂工程结构的需要。
案例一：桥梁的力学分析
总结词
桥梁结构是力学分析的重要案例，涉及到多种力学因素，包括静载、动载、应 力、应变等。
详细描述
桥梁的力学分析需要考虑多种因素，包括桥梁的跨度、桥墩的支撑方式、桥梁 的材料性质等。在分析过程中，需要建立力学模型，进行静载和动载测试，并 运用结构力学的基本原理进行优化设计。
案例二：航空发动机的力学设计
强度理论
01
强度理论是研究结构在外力作用下达到破坏时的强度条件的科学。
02
强度理论的基本方程包括最大正应力理论、最大剪切应力理论、形状改变比能 理论和最大拉应力理论，用于描述结构在不同外力作用下达到破坏时的条件。
《结构力学第1章》课件
2
和截面惯量。
根据平衡和应变等性质，展示不同载荷
情况下的应力分布情况。
3
梁的截面特性
根据底层原理分析梁的截面特性，例如
工程应用实例
4
拟合梁矩阵法。
结合实际工程问题，解决实际工程需要 的梁的应力计算和验证问题。
结构的稳定性分析
基本概念和定义
理解稳定性概念和重要方程 变量，例如屈曲稳定性和散 体稳定性。
结构的稳定性判定方法
根据不同的稳定性问题，选 择否定法或主动法进行分析。
常见的结构稳定性问题
例如墙体的稳定性分析和桥 梁悬臂钢管立柱稳定性分析。
结构的振动与动力响应分析
结构振动的特点和表现形式 结构振动的参数
探讨结构振动基本原理，理解桥 梁或建筑物等结构的振动现象。
理解影响结构振动的关键参数， 例如周期和自由振荡。
动力响应分析的基本方法
探讨动力响应的基本原理，包括 使用数值分析软件模拟或使用经 验公式并进行实际测试。
总结
1 知识点回顾
优化知识点总结，观察学 习效果。
2 学习收获和问题咨询
提倡对学习过程的反思， 并在掌握知识之后进行问 题咨询。
3 学习建议和提高措施
分享个人的学习经验，并 鼓励采取行动提高学习效 果。
《结构力学第1章》PPT 课件
探讨结构力学的基础概念，理解重要的受力、应力分析方法，实现结构的稳 定性分析和动力响应分析。加强工程应用的实例分析，以提高学习的质量。
概述
结构力学的定义
结构力学是研究物体内部受力和结构的力学学科。
结构力学的重要性
结构力学为建筑和桥梁等建筑物提供了设计和解决问题的基础。
三种典型的梁的结构形式以及在受力时的表现。
结构力学讲义PPT课件
载移作用下的动力反应
结构受到的地震力
、
速
度
、
加
速
度
及
动
26
§1-2 结构计算简图
一、支座和支座反力
支座定义：把结构与基础联结起来的装置。 1. 固定支座
B
A
实际形状
工程实例
27
简图：
FxA A MA
FyA
特点： 1) 结构在支座截面不产生线位移和转角； 2) 支座截面有反力矩以及x、y方向的反力。
有 用在结构上。如：楼面活荷载，雪荷载。
结
36
2
.
按 固定荷载——作用位置不变的荷载，如自重等。
荷 移动荷载——荷载作用在结构上的位置是移动
载 的，如吊车荷载、桥梁上的汽车和火车荷载。
作 用
3. 按荷载作用的性质可分为：
位 静荷载——荷载的大小、方向、位置不随 时间
置 变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静 荷载。
结构力学
Structural Mechanics
1
目录
结构力学(I)
第一章 绪论 第二章 平面体系的几何构造分 析 第三章 静定结构的受力分析 第五章 影响线 第六章 静定结构的位移计算 第 七章 力法 第八章 位移法 第九章 渐近法
3
目录
结构力学(II) 第十 章 矩阵位移法 第十三章 结构的动力计算 第十五章 结构的塑性分析与极限荷载
可 动荷载 ——荷载的大小、方向随时间迅
分
为 速变化，使结构产生显著振动，结构的质量
： 承受的加速度及惯性力不能忽略。化爆和核
爆炸的冲击波荷载、地震荷载等都是动力荷
载。
37
四、线性变形体系
《结构力学教材》课件
随着计算机技术的不断发展，结构力学将与数值 计算方法更加紧密地结合，实现对复杂结构的精 确模拟和分析。
多物理场耦合的研究
未来结构力学将更加注重与流体力学、热力学等 其他物理场的耦合研究，以解决多场耦合的复杂 工程问题。
智能化技术的应用
人工智能、机器学习等技术在结构力学中的应用 将逐渐普及，为结构设计和优化提供新的思路和 方法。
结构力学的重要性
结构力学是工程设计中的关键环节，能够确保结构的稳定性 、安全性和经济性。
通过结构力学分析，可以预测结构的性能，优化设计方案， 提高工程质量。
结构力学的历史与发展
结构力学的发展可以追溯到古代的建 筑实践，如中国的长城、埃及的金字 塔等。
随着科学技术的发展，结构力学不断 吸收新的理论和方法，如有限元方法 、计算机辅助设计等，推动了结构力 学的进步和应用。
结构力学在工程实践中的挑战与机遇
复杂结构的分析
随着工程结构的日益复杂化，对结构 力学在复杂结构分析方面的要求也越 来越高，这既是一个挑战也是一个机 遇。
耐久性与安全性
绿色与可持续发展
随着对环境保护的重视，结构力学在 绿色建筑、节能减排等领域的应用将 更加广泛，为可持续发展提供技术支 持。
工程结构的耐久性与安全性是结构力 学的重要研究内容，未来将面临更多 的挑战和机遇。
02
结构力学的基本原理
静力学原理
静力学原理总结
静力学是研究物体在静止状态下受力与变形 的关系。
静力学基本概念
静力学涉及到的基本概念包括力、力矩、力 偶、约束等。
静力学平衡条件
静力学平衡条件是物体在力的作用下保持静 止或匀速直线运动的状态。
静力学应用
静力学原理广泛应用于工程结构、机械系统 等领域。
多物理场耦合的研究
未来结构力学将更加注重与流体力学、热力学等 其他物理场的耦合研究，以解决多场耦合的复杂 工程问题。
智能化技术的应用
人工智能、机器学习等技术在结构力学中的应用 将逐渐普及，为结构设计和优化提供新的思路和 方法。
结构力学的重要性
结构力学是工程设计中的关键环节，能够确保结构的稳定性 、安全性和经济性。
通过结构力学分析，可以预测结构的性能，优化设计方案， 提高工程质量。
结构力学的历史与发展
结构力学的发展可以追溯到古代的建 筑实践，如中国的长城、埃及的金字 塔等。
随着科学技术的发展，结构力学不断 吸收新的理论和方法，如有限元方法 、计算机辅助设计等，推动了结构力 学的进步和应用。
结构力学在工程实践中的挑战与机遇
复杂结构的分析
随着工程结构的日益复杂化，对结构 力学在复杂结构分析方面的要求也越 来越高，这既是一个挑战也是一个机 遇。
耐久性与安全性
绿色与可持续发展
随着对环境保护的重视，结构力学在 绿色建筑、节能减排等领域的应用将 更加广泛，为可持续发展提供技术支 持。
工程结构的耐久性与安全性是结构力 学的重要研究内容，未来将面临更多 的挑战和机遇。
02
结构力学的基本原理
静力学原理
静力学原理总结
静力学是研究物体在静止状态下受力与变形 的关系。
静力学基本概念
静力学涉及到的基本概念包括力、力矩、力 偶、约束等。
静力学平衡条件
静力学平衡条件是物体在力的作用下保持静 止或匀速直线运动的状态。
静力学应用
静力学原理广泛应用于工程结构、机械系统 等领域。
结构力学力法PPT_图文
q EI 1次超静定
一个无铰封闭圈有三个多余联系
q
q
q
q
第8章
2、去掉多余联系的方法
（1）去掉支座的一根支杆或切断一根链杆相当于去掉一个联系。 （2）去掉一个铰支座或一个简单铰相当于去掉两个联系。 （3）去掉一个固定支座或将刚性联结切断相当于去掉三个联系。 （4）将固定支座改为铰支座或将刚性联结改为铰联结相当于 去掉一个联系。
1、解题思路
q
2
1
l
原结构
q
x1 基本结构
位移条件： 1P+ 11=0 因为 11= 11X1 （ 右下图） 所以 11X1 +1P =0 X1= -1P/ 11
q 1P
11 x1
11 x1=1
第8章
2、解题步骤
（1）选取力法基本结构； （2）列力法基本方程； （3）绘单位弯矩图、荷载弯矩图； （4）求力法方程各系数，解力法方程； （5）绘内力图。
X1
X2
基本结构(1)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l A X1
l
l
原结构
B
C
D
C1
C2
X2
解：力法方程:
基本结构(2)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l
l
原结构
A
B
C
l D
C1
X1
X2
解：力法方程:
基本结构(3)
第8章
四、如何求
A
以基本结构(2)为例：
一个无铰封闭圈有三个多余联系
q
q
q
q
第8章
2、去掉多余联系的方法
（1）去掉支座的一根支杆或切断一根链杆相当于去掉一个联系。 （2）去掉一个铰支座或一个简单铰相当于去掉两个联系。 （3）去掉一个固定支座或将刚性联结切断相当于去掉三个联系。 （4）将固定支座改为铰支座或将刚性联结改为铰联结相当于 去掉一个联系。
1、解题思路
q
2
1
l
原结构
q
x1 基本结构
位移条件： 1P+ 11=0 因为 11= 11X1 （ 右下图） 所以 11X1 +1P =0 X1= -1P/ 11
q 1P
11 x1
11 x1=1
第8章
2、解题步骤
（1）选取力法基本结构； （2）列力法基本方程； （3）绘单位弯矩图、荷载弯矩图； （4）求力法方程各系数，解力法方程； （5）绘内力图。
X1
X2
基本结构(1)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l A X1
l
l
原结构
B
C
D
C1
C2
X2
解：力法方程:
基本结构(2)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l
l
原结构
A
B
C
l D
C1
X1
X2
解：力法方程:
基本结构(3)
第8章
四、如何求
A
以基本结构(2)为例：
大学结构力学课件
大学结构力学课件
目 录
• 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 • 结构分析方法与技能
CHAPTER 01
结构力学概述
结构力学定义与重要性
结构力学定义
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。
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。
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。
结构分析技能与策略
简化模型技能
根据实际情况对结构进行公道简化，降低计 算难度。
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。
圆筒受内压分析
02
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。
弹性地基上梁的分析
03
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。
CHAPTER 05
塑性力学基础
塑性力学基本概念
塑性力学定义
塑性力学是研究材料在到达屈服极限后，产生 不可逆的塑性变形时力学行为的学科。
现代结构力学
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，还扩大到了生物、医学、材料等其他领域。
结构力学基本原理
荷载与反力
平衡方程
变形与内力
稳定性
弹性与塑性
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。
目 录
• 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 • 结构分析方法与技能
CHAPTER 01
结构力学概述
结构力学定义与重要性
结构力学定义
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。
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。
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。
结构分析技能与策略
简化模型技能
根据实际情况对结构进行公道简化，降低计 算难度。
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。
圆筒受内压分析
02
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。
弹性地基上梁的分析
03
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。
CHAPTER 05
塑性力学基础
塑性力学基本概念
塑性力学定义
塑性力学是研究材料在到达屈服极限后，产生 不可逆的塑性变形时力学行为的学科。
现代结构力学
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，还扩大到了生物、医学、材料等其他领域。
结构力学基本原理
荷载与反力
平衡方程
变形与内力
稳定性
弹性与塑性
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。
结构力学基础要点ppt课件
（7-5）
3）一端固定一端定向梁的杆端弯矩和杆端剪力：
F M AB i A i B M AB F M BA i A i B M BA F FQAB FQAB
（7-6）
FQBA 0
10
基本步骤：
● 1 确定基本未知量（考虑变形协调条件）
● 2 由表7-1和转角位移公式写出基本未知量表示的杆端弯矩 和杆端剪力表达式 ● 3 列平衡方程（一个刚结点对应一个力矩平衡方程，一个线 位移对应一个截面平衡方程） ● 4 ● 5 求解基本未知量 代入2）步，求出各杆杆端内力
AB BA
3 0
3 i F F QAB QBA 2 l
M AB i M BA i
F F 0 QAB QBA
8
二. 由荷载求固端内力——载常数
单跨超静定梁仅由荷载作用产生的杆端弯矩和杆端力，叫固 F F F F 端弯矩和固端剪力 M ,M 和 F ,F AB BA QAB QBA 只与荷载形式有关的常数，叫载常数。为了便于运用，将其 数值列于表7-1中。 在已知荷载和支座位移作用下，杆端内力的一般公式： 1） 两端固定梁的杆端弯矩和杆端剪力：
1, M , FN
1, R
去掉约束的方式: ●1 撤去一根支杆或切断一根链杆,相当于拆掉一个约束 ●2 撤去一个铰支座或一个单铰,相当于两个约束 ●3 撤去一个固端约束或切断一个梁式杆,相当于三个约束 ●4 在连续杆上加一个单铰,等于拆掉一个约束 注意几点： ●1 超静定结构变成静定结构，有多种不同方式， 但每种方式去掉多预约束的个数相同。 ●2 不要变为几何可变体系。 ●3 拆除全部多余约束。 ●4 注意其中的静定部分。
12
力法和位移法比较 力法 基本未知量 基本结构 基本结构取法 基本方程 多余未知力 静定结构 解除多余约束 变形协调方程 位移法 结点位移 单跨超静定梁组合体系 附加刚臂和链杆 平衡方程
结构力学教学PPT
结构力学教学大纲
目
CONTENCT
录
• 结构力学概述 • 结构力学基础知识 • 结构分析方法 • 结构稳定性与优化设计 • 结构动力学与振动控制 • 结构力学在工程中的应用
01
结构力学概述
结构力学定义
结构力学是研究结构在各种力和力矩作用下的响应和行为的科学 。它主要关注结构的内力和变形，以及这些因素对结构性能的影 响。
有限差分法的基本思想是将偏微分方程离散化为差分方程 ，即将连续的空间离散化为有限个离散点。然后，通过求 解这些差分方程来近似得到偏微分方程的解。
总结词
有限差分法的优点在于它可以处理复杂的边界条件和几何 形状，并且可以模拟非线性行为。
详细描述
有限差分法的优点在于它可以处理复杂的边界条件和几何 形状，并且可以模拟非线性行为，如材料非线性和几何非 线性。此外，有限差分法还具有较高的计算效率和精度。
维护与加固
对已建成的桥梁，结构力 学可以评估其结构性能， 提出维护和加固方案，延 长桥梁的使用寿命。
建筑工程中的应用
结构设计
建筑工程中的结构设计需 要运用结构力学的原理和 方法，确保建筑物的安全 性和稳定性。
抗震设计
结构力学在建筑抗震设计 中具有重要地位，通过合 理设计建筑结构，提高建 筑的抗震性能。
总结词
有限差分法的缺点是需要对每个离散点进行单独的建模和 求解，并且需要较高的编程和数值计算能力。
详细描述
有限差分法的缺点是需要对每个离散点进行单独的建模和 求解，这需要大量的计算资源和时间。此外，有限差分法 需要较高的编程和数值计算能力，因为需要对每个离散点 进行编程和数值计算。
边界元法
总结词
边界元法是一种只对边界进行离散化的方法，通过求解边 界上的离散点来近似得到整个结构的力学行为。
目
CONTENCT
录
• 结构力学概述 • 结构力学基础知识 • 结构分析方法 • 结构稳定性与优化设计 • 结构动力学与振动控制 • 结构力学在工程中的应用
01
结构力学概述
结构力学定义
结构力学是研究结构在各种力和力矩作用下的响应和行为的科学 。它主要关注结构的内力和变形，以及这些因素对结构性能的影 响。
有限差分法的基本思想是将偏微分方程离散化为差分方程 ，即将连续的空间离散化为有限个离散点。然后，通过求 解这些差分方程来近似得到偏微分方程的解。
总结词
有限差分法的优点在于它可以处理复杂的边界条件和几何 形状，并且可以模拟非线性行为。
详细描述
有限差分法的优点在于它可以处理复杂的边界条件和几何 形状，并且可以模拟非线性行为，如材料非线性和几何非 线性。此外，有限差分法还具有较高的计算效率和精度。
维护与加固
对已建成的桥梁，结构力 学可以评估其结构性能， 提出维护和加固方案，延 长桥梁的使用寿命。
建筑工程中的应用
结构设计
建筑工程中的结构设计需 要运用结构力学的原理和 方法，确保建筑物的安全 性和稳定性。
抗震设计
结构力学在建筑抗震设计 中具有重要地位，通过合 理设计建筑结构，提高建 筑的抗震性能。
总结词
有限差分法的缺点是需要对每个离散点进行单独的建模和 求解，并且需要较高的编程和数值计算能力。
详细描述
有限差分法的缺点是需要对每个离散点进行单独的建模和 求解，这需要大量的计算资源和时间。此外，有限差分法 需要较高的编程和数值计算能力，因为需要对每个离散点 进行编程和数值计算。
边界元法
总结词
边界元法是一种只对边界进行离散化的方法，通过求解边 界上的离散点来近似得到整个结构的力学行为。
经典课件-概念结构力学
通过本课程的学习，学生能够掌握结构力 学的基本原理和计算方法，具备对简单结 构进行受力分析和设计的能力。
学习目标
01
02
03
04
掌握结构力学的基本概念、原 理和方法。
能够进行简单的结构受力分析 和设计。
了解结构力学的实际应用和工 程意义。
培养解决实际问题的能力，提 高综合素质。
02 结构力学的基本概念
数值模拟与智能化
随着计算能力的提升，结构力学将更多地依赖于数值模拟方法，实现更高效、精确的分析 。同时，结合人工智能技术，实现结构力学的智能化分析。
复杂环境与多尺度研究
针对复杂环境和多尺度问题，结构力学将进一步拓展研究范围，发展适用于不同尺度、不 同环境条件下的理论和方法。
在实际工程中的应用前景
新型结构形式
动力分析
确定结构在随时间变化 的载荷作用下的响应。
弹性与塑性
01
02
03
04
弹性
材料在受到外力作用后发生形 变，当外力去除后能够恢复原
状的性质。
弹性力学
研究弹性体在外力作用下的变 形和内力的学科。
塑性
材料在受到外力作用后发生形 变，当外力去除后不能完全恢
复原状的性质。
塑性力学
研究塑性体在外力作用下的变 形和行为的学科。
03 结构分析的方法
解析法
解析法是通过数学公 式和定理来求解结构 问题的方法。
解析法通常需要深厚 的数学基础和专业知 识。
它适用于简单结构和 规则边界条件，能够 得到精确解。
有限元法
有限元法是一种数值分析方法， 通过将连续的结构离散成有限 个小的单元来进行分析。
它适用于复杂结构和不规则边 界条件，能够得到近似解。
《概念结构力学》课件
结构力学的研究对象
研究对象
结构力学的研究对象是结构的力学行为，包括结构的静力分析、动力分析和稳定性分析等。这些分析旨在研究结构的受力特 性、变形规律和破坏机理等，为结构设计提供理论依据和实践指导。
03
结构分析的方法
静力分析
静力分析是结构力学中最基本的 方法，用于研究结构在静力载荷
作用下的响应。
结构分类是根据结构的用途、规模和复杂程度进行的。例如，按用途可分为工业建筑、民用建筑和桥梁 等；按规模可分为单层、多层和高层建筑等；按复杂程度可分为简单结构和复杂结构。
结构力学的基本假设
简化模型
结构力学的基本假设是为了简化复杂的实际结构，将其简化为理想化的力学模型 。这些假设包括连续性、均匀性、各向同性和线性等。通过这些假设，可以将实 际的结构简化为理论上的模型，从而进行计算和分析。
航空航天
在航空航天领域，结构力学用于 分析飞行器的结构性能，确保飞
行安全。
船舶工程
在船舶工程中，结构力学用于研究 船体的结构强度、稳定性及航行性 能。
新能源
在新能源领域，结构力学为风力发 电机、太阳能板的优化设计提供支 持。
06
结语
本课程总结
知识体系完整
本课件详细介绍了概念结构力学的核心理论、方法和应用，形成了一 套完整的知识体系，有助于学生全面掌握该领域的知识。
对未来学习的建议
深入研究
对于对概念结构力学感兴趣的学生，建议 进一步深入研究该领域的理论和应用，不
断拓展自己的知识面。
持续学习
随着科学技术的发展，概念结构力学领域 也在不断更新和完善，建议学生保持持续
学习的态度，关注该领域的最新动态。
实践探索
鼓励学生将所学知识应用于实际工程中， 通过实践探索，提高解决实际问题的能力 。
土木工程结构力学教学PPT
应力与应变
01
02
03
04
应力
由于外力作用在物体内部产生 的单位面积上的作用力。
应变
物体在外力作用下发生的形变 。
弹性模量
材料在弹性范围内应力与应变 之比，反映了材料的刚度。
泊松比
材料横向应变与纵向应变之比 ，反映了材料的横向变形性质
。
材料在各种状态下的力学性能拉伸材料在轴向受到拉力时的 力学性能，包括抗拉强度 、屈服点和伸长率等。
土木工程结构力学教学
目
CONTENCT
录
• 引言 • 结构力学的基本概念 • 静力学基础 • 材料力学基础 • 结构分析方法 • 结构稳定性与振动 • 结构优化设计 • 结论与展望
01
引言
课程简介
土木工程结构力学是土木工程专业的一门核心课程，主要研究结 构在各种外力作用下的响应和行为。
该课程涉及静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等方面的知识 ，为土木工程师在设计、施工和维护土木工程结构时提供必要的 理论基础。
结构优化设计的方法和步骤
结构优化设计的方法
常见的结构优化设计方法有数学规划法、遗传算法、模拟退火算 法等。这些方法通过建立数学模型，将结构设计问题转化为求解 数学模型的最优解问题。
结构优化设计的步骤
结构优化设计通常包括问题定义、建立数学模型、选择优化算法 、求解最优解、结果分析和验证等步骤。其中，问题定义是明确 设计目标和约束条件；建立数学模型是将问题抽象为数学表达式 ；选择优化算法是根据问题特点选择合适的求解方法；求解最优 解是通过算法计算得到最优设计方案；结果分析和验证是对最优 解进行评估和验证。
研究方法
通过理论分析、实验研究和数值 模拟等方法，研究结构的内力和 变形，以及结构的稳定性、承载 能力和抗震性能等。
《概念结构力学》课件
总结与展望
我们将总结概念结构力学的发展和应用前景，并提出学习建议。感谢大家的 参与，希望您通过这门课程掌握概念结构力学的核心概念。
《概念结构力学》PPT课 件
欢迎大家来到今天的课程，我们将探索概念结构力学的世界。掌握这一领域 的知识将使您在工程和建筑中脱颖而出。
概念结构力学简介
概念结构力学是研究结构的力学特性及其应用的领域。我们将介绍概念结构 力学的定义和应用范围，并深入讨论其研究方法。
数学方法
学习概念结构力学，数学方法至关重要。在这一部分，我们将探讨向量的基 本运算、矩阵的特性与运算、张量的定义以及常用数学公式的导的关键。我们将学习刚度矩阵法、预应力结构力学模型、超大型结构力学模型， 以及变形时间效应和非线性效应。
结构分析
结构分析是概念结构力学的核心内容。我们将介绍概念结构力学分析框架、 统一结构分析理论基础、建立结构有限元模型以及有限元计算方法。
应用案例
在这一部分，我们将分享高速公路桥梁结构、建筑工程结构、工业设备结构 以及土木工程的实际应用案例，展示概念结构力学的实际应用。
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基本的结构力学概 念
内容
1.结构计算简图的功能 2.计算简图的组成要素 3.结构内力与应力概念 4.梁式结构 5.桁架结构 6.刚架结构
结构计算简图的功能
1.结构设计过程
结构初步方案 结构简化
结构计算简图
结构分析 不满足 结构内力/应力 配筋设计/构件调整
判断结构可靠性
满足 结束
弯矩图
C x Qc=-3qL/8+qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 悬臂梁
q
2 qL/2
L
qL/8
2
qL
计算简图
支座反力
C x Mc=-qLx/2
弯矩图
C x Qc=qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 连续梁
y
100KN 35.5KN/M
1 1
2M 2M
2 2
4M
3 3
3M
4
x
59.6 30.9 8.3 35.8 54.8
57.2 5.6 56.0
42.8
50.5
弯矩图
剪力图
桁架结构
1.桁架的特点
（1）所有结点都是铰结点； （2）所有外力都施加在结点上； （3）各杆的轴线都是直线且通过铰中心； （4）各杆件只受轴向力。
y
2 8 6 9 2 3 4 5 5 100KN 4 10 7 11 3 6
3M
1 1
x
4M
4M
1.梁的形式 单跨梁
[ 2 ] [ 4 ]
[ 3 ]
[ 1 ]
固端梁
一端简支一端固定梁
简支梁
连续梁
悬臂梁
梁式结构
2.梁的内力 简支梁
q L
计算简图
q
Ra=qL/2
Rb=qL/2
支座反力
C x Mc=qLx/2-qx 2/2
弯矩图
C x Qc=-qL/2+qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 固端梁
q
2 qL/12 2 qL/12
截面上应力的分布
结构内力与应力概念
62.3
内力图
11.7
-
-
88.3
-
116.5 36.8 36.8
100
116.5
N图(KN)
11.7
+
12.3
11.7
-
88.3 88.3
62.3
+
60
153.9
132.8
+
107.7 62.3
M图(KN.M)
Q图(KN)
梁
梁式结构
——承受垂直于其纵轴方向荷载的线型构件。
-0.5P
0
. -0
0.5P
0.
0
如何设计轴心受压、受拉构件？
-0.5P
7P 0 7
7P 0 7
刚架结构
刚架
——由杆件通过刚接或铰接 相连，并具有支承条件的 稳定的结构。 刚架往往含有多个杆件， 50kn 应整体考虑受力，画内力 图时又需要依据每个杆件 的荷载、连接情况进行绘 制。
y
100kn 3
新结构方案
结构计算简图的功能
2.结构计算简图
对实际结构加以简化，表现其主要特征，略去次要因 素，用一个简化图形来代替实际结构，这种图形称为结构 的计算简图。 （1） 荷载的简化 （2） 杆件的简化 （3） 支座和结点的简化
计算简图的组成要素
1.结点 结构上用于确定各杆 件位置的点，对于一般 杆系结构来说，为杆件 的交点。
把结构与基础联系起来的装置 称为支座。
支座
计算简图中的支座形式： （1）活动铰支座（2）固定铰支座 （3）固定支座（4）滑动支座
支座
计算简图的组成要素
3.荷载
（1）结点荷载 ：集中力；集中力矩 （2）分布荷载 ：均布荷载；非均布荷载 （3）其他形式荷载
100kn 50kn
30kn/m
P
2m
2m
4m
结构内力与应力概念
内力
在外荷载作用下结构内部产生的力，是荷载效应的一种，结构安全 性设计一般以内力为依据。 内力包括： （1）弯矩 M （2）剪力 Q （3）轴力 N （4）扭矩 T
结构内力与应力概念
应力
单位面积上所承受的力。 分为 ： （1）正应力 σ
σ τ τ σ
（2）剪应力 τ
结构内力与应力概念
100kn 50kn
36.8 36.8
100
116.5 116.5
30kn/m
4m
60
153.9
132.8
2m
2m
62.3
M图(KN.M)
11.7
-
+
12.3
11.7
88.3
88.3 88.3
62.3
+
11.7
-
+
107.7 62.3
N图(KN)
Q图(KN)
思考题
不同荷载作用下的简支梁的内力图如何画？ 结构没有受到外力荷载作用就没有内力，这个 说法对吗？ 内力图和杆件外荷载的相互关系如何？ 结构与机构有什么区别？
连接形式： （1）刚接 （2）铰接
计算简图的组成要素
2.单元（杆件）
结构上的各个构件，连接结 构中的两个结点，具有一定的 构件特性和受力特性。
杆件
性质： （1）截面形状和尺寸 （2）构件所用的材料 （3）杆件两端的连接形式 （4）杆件的受力特性 （5）杆件的变形特性
杆件
计算简图的组成要素
3.支承条件（支座）
30kn/m
2 1 1 2m
2
4m
x
3 4 2m
刚架结构
举例
10kN/m 50kN 10kN/m 50kN
280kN.m
x x
280kN.m
4m
Mx=50x+10x 2 /2
4m
280kN.m 90kN
280kN.m 90kN
弯矩图
计算简图
支座反力
此刚架的轴力图和剪力图是如何的呢？
刚架结构
举例（超静定刚架）
桁架结构
2.桁架的内力
静定桁架结构可以通过对结构中各结点的平衡条件计 算出杆件的轴力。 计算举例：
P
P
4m
4m
4m
P/2
P/2
P/2 P 0.707P P/2 P/2 0 P/2 P/2 P/2 P/2 0.707P 0 P/2
P/2
0.707P P/2
桁架结构
3.桁架的轴力图
0
P
-0.5P
L
计算简图
2 qL/12 2 qL/12
qL/2
qL/2
支座反力
C
2 qL/24
C x
2
Mc=qLx/2-qx 2 /2-qL /12
弯矩图
x Qc=-qL/2+qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 一端简支一端固定梁
q
2 qL/8
L
计算简图
2 qL/8
5qL/8
3qL/8
支座反力
C x Mc=3qLx/8-qx 2 /2
内容
1.结构计算简图的功能 2.计算简图的组成要素 3.结构内力与应力概念 4.梁式结构 5.桁架结构 6.刚架结构
结构计算简图的功能
1.结构设计过程
结构初步方案 结构简化
结构计算简图
结构分析 不满足 结构内力/应力 配筋设计/构件调整
判断结构可靠性
满足 结束
弯矩图
C x Qc=-3qL/8+qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 悬臂梁
q
2 qL/2
L
qL/8
2
qL
计算简图
支座反力
C x Mc=-qLx/2
弯矩图
C x Qc=qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 连续梁
y
100KN 35.5KN/M
1 1
2M 2M
2 2
4M
3 3
3M
4
x
59.6 30.9 8.3 35.8 54.8
57.2 5.6 56.0
42.8
50.5
弯矩图
剪力图
桁架结构
1.桁架的特点
（1）所有结点都是铰结点； （2）所有外力都施加在结点上； （3）各杆的轴线都是直线且通过铰中心； （4）各杆件只受轴向力。
y
2 8 6 9 2 3 4 5 5 100KN 4 10 7 11 3 6
3M
1 1
x
4M
4M
1.梁的形式 单跨梁
[ 2 ] [ 4 ]
[ 3 ]
[ 1 ]
固端梁
一端简支一端固定梁
简支梁
连续梁
悬臂梁
梁式结构
2.梁的内力 简支梁
q L
计算简图
q
Ra=qL/2
Rb=qL/2
支座反力
C x Mc=qLx/2-qx 2/2
弯矩图
C x Qc=-qL/2+qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 固端梁
q
2 qL/12 2 qL/12
截面上应力的分布
结构内力与应力概念
62.3
内力图
11.7
-
-
88.3
-
116.5 36.8 36.8
100
116.5
N图(KN)
11.7
+
12.3
11.7
-
88.3 88.3
62.3
+
60
153.9
132.8
+
107.7 62.3
M图(KN.M)
Q图(KN)
梁
梁式结构
——承受垂直于其纵轴方向荷载的线型构件。
-0.5P
0
. -0
0.5P
0.
0
如何设计轴心受压、受拉构件？
-0.5P
7P 0 7
7P 0 7
刚架结构
刚架
——由杆件通过刚接或铰接 相连，并具有支承条件的 稳定的结构。 刚架往往含有多个杆件， 50kn 应整体考虑受力，画内力 图时又需要依据每个杆件 的荷载、连接情况进行绘 制。
y
100kn 3
新结构方案
结构计算简图的功能
2.结构计算简图
对实际结构加以简化，表现其主要特征，略去次要因 素，用一个简化图形来代替实际结构，这种图形称为结构 的计算简图。 （1） 荷载的简化 （2） 杆件的简化 （3） 支座和结点的简化
计算简图的组成要素
1.结点 结构上用于确定各杆 件位置的点，对于一般 杆系结构来说，为杆件 的交点。
把结构与基础联系起来的装置 称为支座。
支座
计算简图中的支座形式： （1）活动铰支座（2）固定铰支座 （3）固定支座（4）滑动支座
支座
计算简图的组成要素
3.荷载
（1）结点荷载 ：集中力；集中力矩 （2）分布荷载 ：均布荷载；非均布荷载 （3）其他形式荷载
100kn 50kn
30kn/m
P
2m
2m
4m
结构内力与应力概念
内力
在外荷载作用下结构内部产生的力，是荷载效应的一种，结构安全 性设计一般以内力为依据。 内力包括： （1）弯矩 M （2）剪力 Q （3）轴力 N （4）扭矩 T
结构内力与应力概念
应力
单位面积上所承受的力。 分为 ： （1）正应力 σ
σ τ τ σ
（2）剪应力 τ
结构内力与应力概念
100kn 50kn
36.8 36.8
100
116.5 116.5
30kn/m
4m
60
153.9
132.8
2m
2m
62.3
M图(KN.M)
11.7
-
+
12.3
11.7
88.3
88.3 88.3
62.3
+
11.7
-
+
107.7 62.3
N图(KN)
Q图(KN)
思考题
不同荷载作用下的简支梁的内力图如何画？ 结构没有受到外力荷载作用就没有内力，这个 说法对吗？ 内力图和杆件外荷载的相互关系如何？ 结构与机构有什么区别？
连接形式： （1）刚接 （2）铰接
计算简图的组成要素
2.单元（杆件）
结构上的各个构件，连接结 构中的两个结点，具有一定的 构件特性和受力特性。
杆件
性质： （1）截面形状和尺寸 （2）构件所用的材料 （3）杆件两端的连接形式 （4）杆件的受力特性 （5）杆件的变形特性
杆件
计算简图的组成要素
3.支承条件（支座）
30kn/m
2 1 1 2m
2
4m
x
3 4 2m
刚架结构
举例
10kN/m 50kN 10kN/m 50kN
280kN.m
x x
280kN.m
4m
Mx=50x+10x 2 /2
4m
280kN.m 90kN
280kN.m 90kN
弯矩图
计算简图
支座反力
此刚架的轴力图和剪力图是如何的呢？
刚架结构
举例（超静定刚架）
桁架结构
2.桁架的内力
静定桁架结构可以通过对结构中各结点的平衡条件计 算出杆件的轴力。 计算举例：
P
P
4m
4m
4m
P/2
P/2
P/2 P 0.707P P/2 P/2 0 P/2 P/2 P/2 P/2 0.707P 0 P/2
P/2
0.707P P/2
桁架结构
3.桁架的轴力图
0
P
-0.5P
L
计算简图
2 qL/12 2 qL/12
qL/2
qL/2
支座反力
C
2 qL/24
C x
2
Mc=qLx/2-qx 2 /2-qL /12
弯矩图
x Qc=-qL/2+qx
剪力图
梁式结构
2.梁的内力 一端简支一端固定梁
q
2 qL/8
L
计算简图
2 qL/8
5qL/8
3qL/8
支座反力
C x Mc=3qLx/8-qx 2 /2