结构力学基础讲义PPT(共270页,图文)
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结构力学(全套课件131P) ppt课件
的两根链杆的杆轴可以平行、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。
19
20
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。
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：
１、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。
３、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。
41
第一部分 静定结构内力计算
静定结构的特性： １、几何组成特性 ２、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
15
１、单约束（见图２-2-2） 连接两个物体（刚片或点）的约束叫单约束。
１）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１个约束。 ２）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。 ３）单刚结点
一个单刚结点或一个固定支座具有３个约束。
16
２、复约束 连接３个（含３个）以上物体的约束叫复约束。
三、对体系作几何组成分析的一般途径
《结构力学辅导课件》
结构力学
复习指导
精品ppt
第一章 绪论
掌握结构的计算简图的选取及简化要点 了解杆件结构的分类 了解荷载的分类 • 掌握结构力学研究的主要对象
杆件组成的平面杆件结构体系
精品ppt
第二章 结构(几何)组成分析
一、名词含义
• 何谓自由度？何谓约束？常见约束有哪些？
•自由度:确定物体位置所需要的独立坐标数 •约束：减少自由度的装置
第七章 力 法
要深刻理解力法解超静定结构的“化未知为 已知”的研究、解决问题的思想。
要通过分析（计算自由度等）准确判定超静 定次数。
要能正确、恰当的选取基本结构（必须是几 何不变的，一般应是静定的）。
要熟练掌握荷载下用力法求解超静定结构 （刚架、梁、桁架和组合结构）。
要掌握支座移动的超静定结构力法求解。
RA.I.L b/L + — a/L QC .I.L
ab/L ＋ MC.I.L
②基本部分上的量值影响线，在基本部分上与相应单跨静定
梁的影响线相同；在附属部分上以结点为界按直线规律变化。
•结点荷载作用下的影响线在相邻两结点之间为直线： ①首先绘直接荷载作用下的影响线；
②从各结点引竖线与其相交，相邻交点连以直线。
二个刚片用不完全相交， 也不完全平行的三根链杆相 连，组成的体系是几何不变 的，且无多余约束。
应用条件：
精品ppt
上一张 下一张 退 出
精品ppt
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3、二元体规则
二元体定义：由两根不 在同一直线上的链杆连 接一个新结点的构造， 称为二元体。
规则：在一个体系上增 加或拿掉二元体，不会 改变原体系的几何构造 性质。
含要求内力杆的截面（使要求杆尽可能为截 面单杆）用；力矩或投影方程求解。 对于联合桁架，根据组成情况先求联系杆的 内力，使其变成几个简单桁架进行求解。
复习指导
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第一章 绪论
掌握结构的计算简图的选取及简化要点 了解杆件结构的分类 了解荷载的分类 • 掌握结构力学研究的主要对象
杆件组成的平面杆件结构体系
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第二章 结构(几何)组成分析
一、名词含义
• 何谓自由度？何谓约束？常见约束有哪些？
•自由度:确定物体位置所需要的独立坐标数 •约束：减少自由度的装置
第七章 力 法
要深刻理解力法解超静定结构的“化未知为 已知”的研究、解决问题的思想。
要通过分析（计算自由度等）准确判定超静 定次数。
要能正确、恰当的选取基本结构（必须是几 何不变的，一般应是静定的）。
要熟练掌握荷载下用力法求解超静定结构 （刚架、梁、桁架和组合结构）。
要掌握支座移动的超静定结构力法求解。
RA.I.L b/L + — a/L QC .I.L
ab/L ＋ MC.I.L
②基本部分上的量值影响线，在基本部分上与相应单跨静定
梁的影响线相同；在附属部分上以结点为界按直线规律变化。
•结点荷载作用下的影响线在相邻两结点之间为直线： ①首先绘直接荷载作用下的影响线；
②从各结点引竖线与其相交，相邻交点连以直线。
二个刚片用不完全相交， 也不完全平行的三根链杆相 连，组成的体系是几何不变 的，且无多余约束。
应用条件：
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上一张 下一张 退 出
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3、二元体规则
二元体定义：由两根不 在同一直线上的链杆连 接一个新结点的构造， 称为二元体。
规则：在一个体系上增 加或拿掉二元体，不会 改变原体系的几何构造 性质。
含要求内力杆的截面（使要求杆尽可能为截 面单杆）用；力矩或投影方程求解。 对于联合桁架，根据组成情况先求联系杆的 内力，使其变成几个简单桁架进行求解。
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 PPT课件
总复习
1
NaA 2
1 1m×4＝4m
解：取1-1以右为分离体 ∑Y=0 NC=－10kN 取2-2以右为分离体
O
∑Y=6+YB+YC=0
6kN
YB=0
∑MO=0 NA=0
a
2
6kN
8kN
6kN
总复习
第八章 静定结构影响线
一、影响线的定义：
定义：当单位荷载（P=1）在结构上移动时，表示结构某一指
定截面中某项内力变化规律的曲线，称为该项内力的影响线。
二、叠加法绘制弯矩图
Q M AB M BA Q0
AB
l
AB
•首先求出两杆端弯矩，连一虚线， •然后以该虚线为基线， •叠加上简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图。
三、内力图形状特征 1、在自由端、铰支座、铰结点处，无集中力偶作用，截
面弯矩等于零，有集中力偶作用，截面弯矩等于集中力偶的值。
总复习
M M 0 Hy
Q Q0 cos H sin N Q0 sin H cos
2、在拱的左半跨取正右半跨取负；
3、仍有 Q=dM/ds 即剪力等零处弯矩达极值；
4、 M、Q、N图均不再为直线。
5、集中力作用处Q图将发生突变。
6、集中力偶作用处M图将发生突变。
四、三铰拱的合理轴线 在给定荷载作用下使拱内各截面弯矩
2、刚结点上各杆端弯矩及集中力偶应满足结点的力矩平 衡。两杆相交刚结点无m作用时，两杆端弯矩等值，同侧受拉。
3、具有定向连结的杆端剪力等于零，如无横向荷载作用， 该端弯矩为零。
4.无何载区段 5.均布荷载区段 6.集中力作用处 7.集中力偶作用处
平行轴线
Q图
《结构力学》讲义课件
结构力学讲义第1章绪论§1-1 杆件结构力学的研究对象和任务结构的定义: 建筑物中支承荷载而起骨架作用的部分。
结构的几何分类:按结构的空间特征分类:空间结构和平面结构。
杆件结构力学的任务:(1)讨论结构组成规律与合理形式,以及结构计算简图的合理选择；(2)内力与变形的计算方法.进行结构的强度和刚度验算；(3)讨论结构稳定性及在动力荷载作用下的结构反应。
结构力学的内容(从解决工程实际问题的角度提出)(1) 将实际结构抽象为计算简图；(2) 各种计算简图的计算方法；(3) 将计算结果运用于设计和施工。
§1-2 杆件结构的计算简图1.结构体系的简化一般的构结都是空间结构。
但是，当空间结构在某一平面内的杆系结构承担该平面内的荷载时，可以把空间结构分解成几个平面结构进行计算。
本课程主要讨论平面结构的计算。
当然，也有一些结构具有明显的空间特征而不宜简化成平面结构。
2.杆件的简化铰支座(2) 滚轴支座(3) 固定支座4.(4)定向支座M5.材料性质的简化将结构材料视为连续、均匀、各向同性、理想弹性或理想弹塑性。
6.荷载的简化集中荷载与分布荷载§1-3 杆件结构的类型§1-4 荷载的分类2.4.刚架5.组合结构6.A B荷载可分为恒载和活载。
一、按作用时间的久暂荷载可分为集中荷载和分布荷载 荷载可分为静力荷载和动力荷载 荷载可分为固定荷载和移动荷载。
二、按荷载的作用范围三、按荷载作用的性质四、按荷载位置的变化• §2-1 几何组成分析的目的和概念几何构造分析的目的主要是分析、判断一个体系是否几何可变，或者如何保证它成为几何不变体系，只有几何不变体系才可以作为结构。
几何不变体系：不考虑材料应变条件下，体系的几何形状和位置保持不变的体系一、几何不变体系和几何可变体系几何可变体系：不考虑材料应变条件下，体系的几何形状和位置可以改变的体系。
二、自由度杆系结构是由结点和杆件构成的，我们可以抽象为点和线，分析一个体系的运动，必须先研究构成体系的点和线的运动。
《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。
结构力学讲义ppt课件
x y
x
结点自由度
y
φ
x
y
x
刚片自由度
2）一个刚片在平面内有三个自由度，因为确定 该刚片在平面内的位置需要三个独立的几何参
数x、y、φ。
4. 约束
凡是能减少体系自由度的装置就称为约束。
6
约束的种类分为：
1）链杆
简单链杆 仅连结两个结点的杆件称为简单 链杆。一根简单链杆能减少一个自由度，故一 根简单链杆相当于一个约束。
FyA
特点： 1) 结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动 ； 2) x、y方向的反力通过铰A的中心。
29
3. 辊轴支座
A
A
FyA
特点： 1) 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； 2) 反力沿链杆方向作用，大小未知。
30
4. 滑动支座（定向支座）
A 实际构造
A
MA
FyA
A
MA
FyA
特点： 1）杆端A无转角，不能产生沿链杆方向的线 位移，可以产生垂直于链杆方向的线位移；
16
A
I
II
c)
B III C
形成瞬铰B、C的四根链杆相互平行（不等 长），故铰B、C在同一无穷远点，所以三个 铰A、 B、C位于同一直线上，故体系为瞬变 体系（见图c）。
17
二、举例
解题思路： 基础看作一个大刚片；要区分被约束的刚片及
提供的约束；在被约束对象之间找约束；除复 杂链杆和复杂铰外，约束不能重复使用。
高等教育出版社
4
第一章 绪 论
§1-1 结构力学的内容和学习方法
§1-2 结构计算简图
5
§1-1 结构力学的内容和学习方法
一、结构
建筑物或构筑物中 承受、传递荷载而起 骨架作用的部分称为 结构。如：房屋中的 框架结构、桥梁、大 坝等。
x
结点自由度
y
φ
x
y
x
刚片自由度
2）一个刚片在平面内有三个自由度，因为确定 该刚片在平面内的位置需要三个独立的几何参
数x、y、φ。
4. 约束
凡是能减少体系自由度的装置就称为约束。
6
约束的种类分为：
1）链杆
简单链杆 仅连结两个结点的杆件称为简单 链杆。一根简单链杆能减少一个自由度，故一 根简单链杆相当于一个约束。
FyA
特点： 1) 结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动 ； 2) x、y方向的反力通过铰A的中心。
29
3. 辊轴支座
A
A
FyA
特点： 1) 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； 2) 反力沿链杆方向作用，大小未知。
30
4. 滑动支座（定向支座）
A 实际构造
A
MA
FyA
A
MA
FyA
特点： 1）杆端A无转角，不能产生沿链杆方向的线 位移，可以产生垂直于链杆方向的线位移；
16
A
I
II
c)
B III C
形成瞬铰B、C的四根链杆相互平行（不等 长），故铰B、C在同一无穷远点，所以三个 铰A、 B、C位于同一直线上，故体系为瞬变 体系（见图c）。
17
二、举例
解题思路： 基础看作一个大刚片；要区分被约束的刚片及
提供的约束；在被约束对象之间找约束；除复 杂链杆和复杂铰外，约束不能重复使用。
高等教育出版社
4
第一章 绪 论
§1-1 结构力学的内容和学习方法
§1-2 结构计算简图
5
§1-1 结构力学的内容和学习方法
一、结构
建筑物或构筑物中 承受、传递荷载而起 骨架作用的部分称为 结构。如：房屋中的 框架结构、桥梁、大 坝等。
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：
结构力学讲义课件
05
结构分析与方法
结构分析概述
定义与意义 发展历程
• 首先明确结构分析的定义，以及它在工程设计 和研究中的重要性。介绍结构分析的主要目的 和方法，以及它如何帮助工程师理解和预测结 构的性能。
• 概述结构分析的历史发展，从早期的经验设计 到现代的计算机辅助分析方法。突出重大进步 和里程碑，如矩阵位移法和有限元法的引入。
为。
03
强度指标
通过轴向拉伸与压缩试验，可以获得材料的强度指标，如弹性极限、屈
服强度和抗压强度。这些指标对于工程设计和材料选择具有重要意义。
剪切与挤压
定义与类型
剪切与挤压是材料在横向方向受 到力的作用，导致材料发生剪切 变形或挤压变形。根据力的作用 方式和方向，剪切与挤压可分为
不同类型。
剪切力与剪切应力
平面问题的基本方程
1 2 3
平面应力问题
物体在平面内受力，且应力分量仅与平面坐标有 关的问题。其基本方程包括平衡方程、几何方程 和物理方程。
平面应变问题
物体在平面内受力，且应变分量仅与平面坐标有 关的问题。其基本方程与平面应力问题类似，但 要考虑材料的横向变形。
平面问题的边界条件
包括应力边界条件和位移边界条件，用于描述物 体在边界上的受力情况和位移情况。
弹性力学初步
弹性力学概述
定义与研究对象
弹性力学是研究物体在弹性变形 阶段外力与变形关系的科学，其
研究对象主要是固体材料。
基本假设
在弹性力学中，通常采用线性弹性 假设，即应力与应变呈线性关系， 并且材料的弹性模量为常数。
研究内容
弹性力学主要研究弹性体的应力、 应变和位移分布规律，以及弹性体 在外力作用下的变形和破坏机理。
结构力学课件
2. 根据荷载的作用位置分 (2). 固定荷载: 荷载的作用点位置不变, 如楼面板自重. 梁. 柱自重等; (3). 移动荷载: 荷载的作用点位置变化, 如汽车轮对桥面 的压力. 吊车梁受到的吊车轮的压力等. 3. 根据荷载的分布情况分 (1). 集中荷载: 指荷载分布面积远小于结构的尺寸的荷 载, 有集中力和集中力偶两种; (2). 分布荷载: 有线性分布.△分布. 或梯形分布之分. 4. 根据荷载的作用性质分 (1). 静荷载: 指a≈0的荷载; (2).动荷载: 指a≠0的荷载; 如跳水板所受到的跳水运动 员的压力等.
2.2. 几何不变体系的组成规律 2.2.1. 必要条件(N≤0) 一. 条件 (一).N＞0: 表示所研究对象缺少足够的联系(約束), 因此所研究对象为几何可变体系; (二). N＝0: 表示所研究对象具有成为几何不变体系所 需要的最少约束数目; (三). N＜0: 表示所研究对象具有多余约束(增加一个 约束, 对体系的自由度无影响),∴知: N≤0 是研究对象成为几何不变体系的必要条件. 二. 应用举例 Eg.2.5.试对下图示结构进行几何不变体系的必要条件 分析(见板书) Eg.2.6.试对下图示结构进行几何不变体系的必要条件 分析(见板书) Eg.2.7.试对下图示结构进行几何不变体系的必要条件分 析(见板书)
1.2: 学习结构力学的三必须 一. 必须听课且要记好笔记; 二. 必须做作业; 三. 必须联系工程实际; 第二章. 结构的几何构造分析(几何组成分析. 机动分析) 2.1. 概述 2.1.1. 名词与术语 一. 几何不变体系: 指在任意力系作用下, 不计弹性变形, 能保持固定的几何形状而不发生相对运动的体系; 二. 几何可变体系: 指在任意力系作用下, 不计弹性变形, 不能保持固定的几何形状而不发生相对运动的体系;
《结构力学教材》课件
《结构力学教材》PPT课件
课件简介
本课件是《结构力学教材》的PPT课件，力求以生动有趣的方式帮助学生深入理解结构力学的相关知识 和概念。
课程体的变 形和热力学概念。
平面刚架静力学
研究平面刚架的受力分析和结构稳定性。
杆件静力学
探索杆件内力、杆件受力分析和结构稳定性。
平面框架静力学
了解平面框架的受力分析和结构稳定性。
梁静力学
梁的基本力学性质
深入研究梁的基础力学性质， 包括受力分析和结构稳定性。
梁的受力分析
通过实例和图解详细介绍梁的 受力分析方法。
梁的结构稳定性
了解梁的结构稳定性及其在实 际工程中的重要性。
薄壳静力学
薄壳的本构关系
学习薄壳的本构关系，包括应力应变关系和材料的物理特性。
薄壳的受力分析
详细介绍薄壳的受力分析方法及相关计算。
薄壳的结构稳定性
了解薄壳的结构稳定性，以及如何避免和解决结构失稳问题。
学习结论
通过学习本课件，学生将对结构力学的相关知识有更深入的理解，为今后的工程实践和研究打下坚实的 基础。
课件简介
本课件是《结构力学教材》的PPT课件，力求以生动有趣的方式帮助学生深入理解结构力学的相关知识 和概念。
课程体的变 形和热力学概念。
平面刚架静力学
研究平面刚架的受力分析和结构稳定性。
杆件静力学
探索杆件内力、杆件受力分析和结构稳定性。
平面框架静力学
了解平面框架的受力分析和结构稳定性。
梁静力学
梁的基本力学性质
深入研究梁的基础力学性质， 包括受力分析和结构稳定性。
梁的受力分析
通过实例和图解详细介绍梁的 受力分析方法。
梁的结构稳定性
了解梁的结构稳定性及其在实 际工程中的重要性。
薄壳静力学
薄壳的本构关系
学习薄壳的本构关系，包括应力应变关系和材料的物理特性。
薄壳的受力分析
详细介绍薄壳的受力分析方法及相关计算。
薄壳的结构稳定性
了解薄壳的结构稳定性，以及如何避免和解决结构失稳问题。
学习结论
通过学习本课件，学生将对结构力学的相关知识有更深入的理解，为今后的工程实践和研究打下坚实的 基础。
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。
《结构力学辅导》课件
结构力学的未来发展趋势
数值模拟与仿真
随着计算机技术的不断发展，数值模拟和仿 真在结构力学中的应用将更加广泛和深入。
多学科交叉
结构力学将与材料科学、物理学、化学等学科进行 更紧密的交叉，形成新的研究领域和方向。
智能化和数字化
利用人工智能、大数据等先进技术，实现结 构力学的智能化和数字化，提高设计效率和 精度。
变的概念、弹性变形和塑性变形等。
材料力学的基本假设
材料力学的基本假设包括连续性假设、均匀性假设、各向 同性假设和线性假设等。
材料的基本性质
材料的基本性质包括弹性模量、泊松比、剪切模量、屈服 点和极限强度等。
结构分析基础
结构分析基本概念
结构分析是研究结构在各种外力作用下产生的位移、应变、应力等响应的科学。结构分析 基本概念包括结构的组成、结构的分类、结构的几何特性和物理特性等。
结构分析的基本方法
结构分析的基本方法包括解析法和数值法。解析法是通过数学公式来描述结构的响应，而 数值法则是通过离散化的方法将结构划分为有限个单元，然后通过求解单元的平衡方程来 得到结构的响应。
结构分析的基本假定
结构分析的基本假定包括线性假定、小变形假定、材料连续假定和胡克假定等。这些假定 简化了问题的复杂性，使得我们能够通过数学模型来描述结构的响应。
结构力学的最新研究成果
01
基于机器学习的结 构优化设计方法
利用机器学习算法对大量数据进 行学习和分析，实现结构的优化 设计。
02
复合材料的力学行 为研究
研究复合材料的细观结构和宏观 力学性能之间的关系，为复合材 料的应用提供理论支持。
03
新型材料和结构的 力学性能研究
研究新型材料和结构的力学性能 ，包括超材料、拓扑材料等，探 索其潜在的应用价值。
相关主题
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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
轴力N — —以压为正
⑵内力：剪力Q — —拱隔离体顺时针转为正
弯矩M — —以拱内侧受拉为正
17:11
46
2. 三铰拱的数解法 ⑶ 弯矩计算：
K
k
M K VA X K P1X K a1 HyK
⑶
BC段：
y(BC)
M ( BC ) H
50x3 5x32 30
x3 6
(10 x3 )(抛物线)
17:11
51
§1-５静定结构位移计算
17:11
52
§1-５静定结构位移计算
1. 变形体系的虚功原理
变形体系处于平衡的充要条件是：对 于任何虚位移，外力所作虚功总和等于各 微段上的内力在其形变上所作的虚功之和， 或外力虚功等于变形虚功。
b Nb考22虑22 N2结2Nb 点N7626276：N76ppp 000Nb NN0bb 00 b N1b7:212221 N22Nb N672267N67ppp 000
8
6
41
§1-5 静定拱
17:11
42
§1-5 静定拱
1. 基本概念
* 拱的定义 拱——杆轴线为曲线，并在竖向荷载作用下 将产生水平推力的结构。
44
2. 三铰拱的数解法
取左半拱为隔离体，考虑其平衡：
MC 0 VAl1 p1(l1 a1) Hf 0
H
VAl1
p1 (l1
a1 )
M
0 C
f
f
M
0 C
——相应简支梁在C处的弯矩。
VA
V
0 A
VB
VB0
H
M
0 C
f
三铰拱的约束反力只与荷载及三铰的位置有关，
与拱轴线无关。
17:11
45
例3．求 N 23
Ⅰ
作I-I截面，取左部分：
由 M A 0 求得N23
17:11
39
3. 截面法与结点法的联合应用
例 求Na、Nb
IⅠ
ⅠI
17:11
40
3. 截面法与结点法的联合应用
作截面I-I，取左半边：
由 M1 0 Na P
考虑结点5： N56 Na P
考虑结点8： N68 P
γ
△
QMN
位移状态（实际状态） 17:11
力状态（虚拟状态）
56
§1-５静定结构位移计算
2. 位移计算的一般公式 ·单位荷载法
力状态
外力：
内力：
17:11——由上式可求出位移△K。
57
§1-５静定结构位移计算
2. 位移计算的一般公式 ·单位荷载法
单位荷载法：
——在虚拟的力状态中，于所求位移点 沿所求位移方向加一个单位荷载，以使 荷载虚功恰好等于所求位移的计算位移 方法。
17:11
8
§1-2 静定梁与静定刚架
1. 单跨静定梁 正
MAB A端
NAB QAB
杆端内力 内力图
负
MBA
B端
NBA
QBA
弯矩图--习惯绘在杆件受拉的一侧，不需标
正负号
轴力和剪力图--可绘在杆件的任一侧，但需
标明正负号
17:11
9
dQ q( x) dX
dM Q d 2 M q(x)
dX
dX 2
17:11
58
§1-５静定结构位移计算
3. 荷载作用下的位移计算
若MP、NP、QP表示实际状态中微段上的内力。 由材料力学知：
17:11
59
§1-５静定结构位移计算
3. 荷载作用下的位移计算
——平面杆系结构在荷载作用下的位移计算 公式。
17:11
60
§1-５静定结构位移计算
3. 荷载作用下的位移计算 说明： 1.逐段、逐杆积分。 2.精确于直杆、曲杆不精确。如其曲率不大（截 面高≤R），可得较精确的解。 3.对以受弯为主的结构（梁、刚架）：
板等）按照合理的方式所组成的构 件的体系，用以支承荷载并担负预 定的任务。 如：桥梁、房屋等。
17:11
3
§1-1 概述
2. 结构力学的研究对象: ❖ 研究对象
材料力学——研究单个杆件 弹性力学——研究杆件（更精确）、板、
壳、及块体（挡土墙）等非杆状结构
结 构 力 学 —— 研 究 由 杆 件 系 统
17:11
49
3. 三铰拱的合理拱轴线 例
°°°
°
17:11
50
3. 三铰拱的合理拱轴线
求各段的合理拱轴线。H
M
C
f
120 4
30KN
⑴ AD段：
y( AD)
M ( AD) H
30x1 30
x1 (直线)
⑵
DC段：y(DC)
M ( DC ) H
30x2
P(x2 30
3)
x2 3 2(直线)
（Framed Structure）组成的工程结构。
17:11
4
§1-1 概述
桁架结构传力分析
17:11
5
§1-1 概述
拱结构传力分析
17:11
6
§1-1 概述
3. 结构力学的任务：
(1)研究结构在荷载等因素作用下的内力 （强度）及位移（刚度）计算。
☆ 强度——结构在外力作用下是否会 破坏的问题。 （如：桥在火车作用下 的内力计算问题）。
原则：
截取桁架的某一部分（包含二 个或二个以上结点）作为脱离体， 应用平面一般力系的三个平衡条件， 求解桁架内力。
17:11
33
2. 截面法求桁架的内力
作法： (1) 截取包含三根杆件部分的桁架， 应用平衡条件求解。
1KN Ⅰ 1KN 1KN
Ⅰ
17:11
34
2. 截面法求桁架的内力
(2) 当截取的杆件在三根以上时：
结构力学基础
一、静定结构分析 二、超静定结构分析 三、影响线及其应用 四、结构动力学基础
17:11
1
一、静定结构分析
§1-1 概述 §1-2 静定梁与静定刚架 §1-3 静定桁架 §1-4 静定拱 §1-５静定结构位移计算
17:11
2
一、静定结构分析
§1-1 概述
1. 工程结构的定义: ——由基本构件（如拉杆、柱梁、
1) 当截取n根杆件时，其中n－1根杆件相互平 行，则用投影方程求出不与其平行杆的内力。
求 N12
Ⅰ
Ⅰ
17:11
35
2. 截面法求桁架的内力
2)当截取n根杆件，其中n－1根杆相交于一点， 则用力矩方程，求出与其不相交杆的内力。
求 N12
17:11
36
2. 截面法求桁架的内力
例1.
1KNⅠ
1KN 1KN
Ⅰ
作截面I-I，取左半部分，利用力矩平衡条件可
得：
M3 0 N24 －2.907KN
M 4 0 N36 2KN
M1 0 N34 1KN
17:11
37
2. 截面法求桁架的内力 例2. 求 N12
Ⅰ
作I-I截面，取上半部分：
由 X 0 求得N12
17:11
38
2. 截面法求桁架的内力
基本部分--不依赖其它 部分而能独立地维持其 几何不变性的部分。
多跨静定梁简图
基、附关系层叠图
17:11
19
2. 多跨静定梁
* 多跨静定梁的受力分析及内力图
分析计算顺序：先附属部分，后基本 部分。
(1)确定全部反力（包括基本部分反力 及连接基本部分与附属部分的铰处的约 束反力），作出层叠图。
(2)将多跨静定梁折成几个单跨静定梁， 按先附属部分后基本部分的顺序绘内力 图。
集中力
梁上 无外力 均布力作用
情况
(q向下)
集中力作用
处(P向下)
偶M作 用处
铰处
斜直 剪力图 水平线 线(
)