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结构力学

结构动力学
结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。动载荷是指随时间而改变的载荷。在动载荷作用下，结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。由于涉及时间因素，结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。（见结构动力学）
结构稳定理论
结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。现代工程中大量使用细长型和薄型结构，如细杆、薄板和薄壳。
结构力学
基础学科
01 简介
03 发展简史 05 研究方法
目录
02 工作任务 04 学科体系 06 能量法
结构力学是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科，它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应（外力，温度效应，施工误差及支座变形等）作用下的响应，包括内力（轴力，剪力，弯矩，扭矩）的计算，位移（线位移，角位移）计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期，振型）的计算等。结构力学通常有三种分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法，成为利用计算机进行结构计算的理论基础。
能量法
结构力学中的能量原理以内部和外部力量的能量或作业的形式表达应力，应变或变形，位移，材料特性和外部影响之间的关系。由于能量是一个标量，这些关系为固体力学中可变形体的控制方程提供了方便和可选的方法。它们也可以用于获得相当复杂系统的近似解，绕过了解一组控制偏微分方程的困难任务。
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简介
结构力学是一门古老的学科，又是一门迅速发展的学科。新型工程材料和新型工程结构的大量出现，向结构力学提供了新的研究内容并提出新的要求。计算机的发展，又为结构力学提供了有力的计算工具。另一方面，结构力学对数学及其他学科的发展也起了推动作用。有限元法这一数学方法的出现和发展就和结构力学的研究有密切关系。在固体力学领域中，材料力学给结构力学提供了必要的基本知识，弹性力学和塑性力学是结构力学的理论基础。另外，结构力学与流体力学相结合形成边缘学科——结构流体弹性力学。

结构力学

通过以上的介绍，我们明确了结构力学的研究对象、研究方向，明确了结构力学在力学中所处的位置，明确了学好结构力学的重要性。下面就要具体介绍结构力学的有，结构可分为三类：
1．杆件结构——这类结构是由杆件所组成。杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。梁、拱、桁架、刚架是杆件结构的典型形式。
当我们拿到了一个结构对它进行几何组成分析时，我们一般可以遵循这样的步骤来进行：
首先，我们可以试着利用结构几何组成的四个规律（即三个规则或称为：“三角形规律”）来对这个结构进行分析，1、三根支杆，只看本身，四根支杆，基础算刚片；2、尽可能去掉二元体，扩大刚片，等效替换，简化结构；3、利用“两刚片规则”；4、利用“三刚片规则”（顺藤摸瓜法）；
其次，从结构的概念——建筑物和工程设施中承受、传递荷载而其骨架作用的部分成为工程结构、简称结构。我们可以看出结构在民用和军用设施中都是无处不在的，我院作为全军工程兵的最高学府，工程兵的八大专业：桥梁、道路、渡河、地雷、爆破、筑城、伪装、机械，有四大专业：桥梁、道路、爆破、筑城是直接构筑在结构力学之上的，其他的四个专业也都与结构力学密不可分。
（3）三个虚铰在无限远处
三刚片分别用三对任意方向的平行链杆相联结，均为瞬变体系。
对于一般按照三角形规律组成的体系，以上的步骤就可以奏效，但我们知道，满足三角形规律只是结构几何不变的必要条件，即结构还可以按其它组成规律组成几何不变体系，上述方法如若不行；第二步，计算一下结构的计算自由度W。引入计算自由度W，可以根据W得到一些关于自由度S和多余约束n的定性结论。
作题练习，是学习结构力学的重要环节。不作一定数量的习题，就很难对基本概念和方法又深入的理解，也很难培养好的计算能力。但是作题也要避免各种盲目性。举例如下：

三大力学的区别

材料力学结构力学理论力学 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ区别?
理论力学顾名思义，就是纯理论的东西，理想化的东西。它主要研究的是质点，刚体，并且以牛顿定律为主导思想来研究物体。它主要分为三大部分，静力学，运动学和动力学。质点和刚体都是理想化的模型，真实世界中不可能存在，但是在研究宏观低速的物质世界是，往往可以把所研究的对象进行简化，这就是物理建模。理论力学的作用就是把客观存在的一些现象物理化，是一个物理建模的过程，然后再用数学的方法来解答。
材料力学主要研究的是杆件，板料、壳体也有涉及但不是主要的。材料力学主要是从理论力学的静力学发展而来，应为刚体是不会变形的，所以在理论力学中是不可能解释变形体的问题的，但实际上物体没有不发生形变的，材料力学就是研究物体在发生形变以后的一些问题，比如说刚度，强度，稳定性等等。理论力学无法解答超静定问题，但是在材料力学中可以根据变形协调方程或者一些边界约束条件可以解答超静定问题，这是材料力学比理论力学更丰富的地方。而且材料力学在解释实际生活中的问题时时把问题工程化。另外动载荷和疲劳失效问题材料力学中也有涉及但不是重点。
结构力学核材料力学就差不多了，他研究的范围比材料力学更广一些，但是一些基本的工具和思想都是差不多的。
理论力学研究物体的机械运动
材料力学研究构件的失效规律
结构力学研究结构体系的失效规律
简单的说就是这样，具体的就麻烦了。。。。学过这三门课，就会清楚了。
材料力学是固体力学的一个分支，主要研究构件在外力作用下变形、受力与破坏的规律，为合理设计构件提够有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法。

《结构力学》课程教学大纲

《结构力学》课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：建筑工程技术适用层次：高起专适用教育形式：网络教育/成人教育考核形式：考试所属学院：土木工程与建筑学院先修课程：理论力学、材料力学一、课程简介结构力学是土木工程专业的一门重要的专业课，通过结构力学课程的学习，使学生掌握杆件结构的计算原理，掌握各类结构的受力分析方法，为后续学习相关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。

包括体系几何构造分析、影响线、静定结构的内力和位移计算、超静定结构的内力和位移计算等内容。

二、课程学习目标通过本课程的学习, 使学生掌握杆件结构的计算原理，掌握各类结构的受力分析方法，逐渐培养学生的计算能力及综合运用结构力学知识去分析、解决实际工程问题的能力。

课程的具体目标如下：课程目标1：了解结构力学的研究对象，结构计算简图及简化要点。

课程目标2：掌握平面几何不变体系的组成规律。

课程目标3：掌握静定结构内力分析和位移计算的原理及方法。

课程目标4：掌握超静定结构内力分析和位移计算的原理及方法。

课程目标5：了解结构动力计算的基础知识。

三、与其他课程的关系此门课程为专业基础课，起到承上启下的作用，要先修完理论力学、材料力学等课程，才能修本门课程，也是后续钢结构、钢筋混凝土设计原理、气体结构等专业课程学习的基础。

四、课程主要内容和基本要求本门课程主要包括以下几块内容：几何构造分析、静定结构的内力计算、图乘法求静定结构的位移、机动法作影响线、力法及位移法解算超静定结构力学问题；其中力法是结构力学的核心内容，其要先学完静力学后学习超静定结构，力法是解决超静定结构问题的基本算法。

第一章绪论『知识点』结构力学的研究对象及任务；结构的计算简图及简化要点；杆件的分类；荷载的分类。

『基本要求』1、识记：计算简图，荷载。

2、领会：荷载的性质及分类。

3、简单应用：要求学生学习后能对简单的实际结构画出计算简图。

『关键知识』结构的计算简图。

『重点』计算简图的简化要点。

理论力学概述

理论力学理论力学（theoretical mechanics）是研究物体机械运动的基本规律的学科。

是力学的一个分支。

它是一般力学各分支学科的基础。

理论力学通常分为三个部分: 静力学、运动学与动力学。

静力学研究作用于物体上的力系的简化理论及力系平衡条件；运动学只从几何角度研究物体机械运动特性而不涉及物体的受力；动力学则研究物体机械运动与受力的关系。

动力学是理论力学的核心内容。

理论力学的研究方法是从一些由经验或实验归纳出的反映客观规律的基本公理或定律出发, 经过数学演绎得出物体机械运动在一般情况下的规律及具体问题中的特征。

理论力学中的物体主要指质点、刚体及刚体系, 当物体的变形不能忽略时, 则成为变形体力学（如材料力学、弹性力学等）的讨论对象。

静力学与动力学是工程力学的主要部分。

理论力学建立科学抽象的力学模型（如质点、刚体等）。

静力学和动力学都联系运动的物理原因——力, 合称为动理学。

有些文献把kinetics和dynamics看成同义词而混用, 两者都可译为动力学, 或把其中之一译为运动力学。

此外, 把运动学和动力学合并起来, 将理论力学分成静力学和动力学两部分。

理论力学依据一些基本概念和反映理想物体运动基本规律的公理、定律作为研究的出发点。

例如, 静力学可由五条静力学公理演绎而成；动力学是以牛顿运动定律、万有引力定律为研究基础的。

理论力学的另一特点是广泛采用数学工具, 进行数学演绎, 从而导出各种以数学形式表达的普遍定理和结论。

总述理论力学是大部分工程技术科学的基础, 也称经典力学。

其理论基础是牛顿运动定律。

20世纪初建立起来的量子力学和相对论, 表明牛顿力学所表述的是相对论力学在物体速度远小于光速时的极限情况, 也是量子力学在量子数为无限大时的极限情况。

对于速度远小于光速的宏观物体的运动, 包括超音速喷气飞机及宇宙飞行器的运动, 都可以用经典力学进行分析。

理论力学从变分法出发, 最早由拉格朗日《分析力学》作为开端, 引出拉格朗日力学体系、哈密顿力学体系、哈密顿-雅克比理论等, 是理论物理学的基础学科。

材料力学概念

材料力学材料力学研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和导致各种材料破坏的极限。

材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。

学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。

材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。

材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。

学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。

材料力学与理论力学、结构力学并称三大力学。

材料力学（mechanics of materials）主要研究杆件的应力、变形以及材料的宏观力学性能的学科。

材料力学是固体力学的一个基础分支。

它是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。

其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。

材料力学是工程设计的基础之一，即结构构件或机器零件的强度、刚度和稳定性分析的基础。

在工程设计中，要求构件或零件在给定外力作用下，具有足够的强度、刚度和稳定性。

构件或零件在外力作用下，不发生破坏，也不发生塑性变形，则称其具有足够的强度；若弹性变形不超过一定限度，则称其具有足够的刚度；若在特定外力（如细长杆承受轴向压力）作用下，其平衡和变形形式无突然转变，则称其具有足够的稳定性。

在结构承受载荷或机械传递运动时，为保证各构件或机械零件能正常工作，构件和零件必须符合如下要求：不发生断裂，即具有足够的强度；弹性变形应不超出允许的范围，即具有足够的刚度；在原有形状下的平衡应是稳定平衡，也就是构件不会失去稳定性。

对强度、刚度和稳定性这三方面的要求，有时统称为“强度要求”，而材料力学在这三方面对构件所进行的计算和试验，统称为强度计算和强度试验。

学位课程知识点(结构力学)

华侨大学继续教育学院本科学位课程《结构力学》知识点教材重庆大学邹昭文、程光均、张祥东编，理论力学(建筑力学第一分册)(第四版)，高等教育出版社李家宝、洪范文主编，结构力学(建筑力学第三分册)(第四版)，高等教育出版社第一部分理论力学静力学（一）静力学基本公理与物体的受力分析。

静力学的基本概念。

力、刚体、平衡的概念、等效力系和平衡力系。

静力学公理及其推论。

约束和约束反力，约束的基本类型，物体的受力分析和受力图，二力构件。

重点：物体的受力图。

例题1-1、1-2、1-3、1-4、1-5 （二）平面汇交力系力在平面直角坐标轴上的投影，力沿坐标轴的分解。

汇交力系合成的解析法。

汇交力系平衡的解析条件和平衡方程。

重点：列出平面汇交力系的平衡方程并求解。

公式（2-13），例题2-4、2-5、2-6（三）平面一般力系平面力对点的矩的概念与计算。

力偶与力偶矩矢，力偶的等效条件。

力偶系的平衡条件和平衡方程。

力线平移定理。

平面任意力系向作用面内任一点简化，力系的主矢和主矩。

平面任意力系的平衡条件，平衡方程的各种形式。

物体系统的平衡，静定与超静定的概念。

重点：列出平面一般力系的平衡方程并求解。

公式（3-1）、（3-2）、（3-4）、（3-10）、（3-11）、（3-12），例题3-1、3-2、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8、3-9、3-10第二部分结构力学（一）静定平面桁架平面桁架的概念，平面桁架计算的基本假设。

重点：平面桁架内力的计算：节点法、截面法。

例题3-5、3-61。

《结构力学》课程教学大纲

结构失稳的两种基本形式，计算临界荷载的静力法，计算临界荷载的能量法，弹性支承等截面直杆的稳定计算，变截面杆件的稳定计算。
（十二）结构的动力计算（选讲）（5学时）
单自由度体系的自由振动，单自由度体系的强迫振动，多自由度体系的自由振动，多自由度体系在简谐荷载下的强迫振动，多自由度体系在一般荷载下的强迫振动，振型分解法，计算结构固有频率的近似方法。
《结构力学》课程教学大纲
课程
编号
01805069-70
课程
名称
（中文）结构力学(一、二)
（英文）Structure Mechanics(I,II)
课
程
基
本
情
况
1.学分:4+4学时: 40+40 (课内学时: 80实验学时: )
2.课程性质：学科基础课
3.适用专业：工学(土建类)
适用对象：本科
4.先修课程：《理论力学》《材料力学》
配套
实践
环节
说明
大纲
编写
责任
人
力学
（教研组）
朱怀亮（签名）
2001年07月08日
系
审核
意见
力学
（系）
徐凯宇（签名）
2001年07月06日
学院
审核
意见
张金仓
（签名）
上海大学理学院（公章）
年月日
影响线的概念，静力法作简支梁的影响线，机动法作简支梁的影响线，间接荷载作用下的影响线，桁架的影响线，影响线的应用，简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩。
（十）结构的极限荷载（5学时）
极限弯矩，塑性铰和破坏机构，单跨超静定梁的极限荷载，连续梁的极限荷载，比例加载的几个定理，简单刚架的极限荷载。

结构力学

《结构力学》教学大纲课程名称：结构力学课程类型：范围选修课学时：80学时5学分适用对象：土木、农水、水电、农建专业的本科生先修课程：高等数学、物理、理论力学、材料力学一、课程的性质、目的与任务以及对先开课程要求结构力学是土木、农水、水电、农建专业的一门重要专业基础课，它与高等数学、物理、理论力学、材料力学、弹性力学、塑性力学、钢结构学、钢筋混凝土结构学、结构设计课有密切联系。

结构力学课程的任务是使学生学习结构分析理论，即结构（主要是杆系结构）在外因作用下的强度h、刚度的计算理论，掌握杆系结构的静力分析方法，了解常用结构形式的受力性能，初步学会运用结构力学的基本分析方法分析结构设计和工程实践中的力学问题，为以后钢结构、钢筋混凝土结构学、弹性力学、塑性力学及结构设计等课程的学习打基础。

培养结构分析和计算能力。

学习结构力学需具有高等数学、物理、理论力学、材料力学的基本静力原理和计算方法（含计算机技能）知识。

二、教学重点及难点教学重点和难点是结构的受力分析、内力图的绘制、用虚功原理和图乘法求解静定问题、通过力法、位移法和力矩分配法求解超静定问题。

三、与其他课程的关系高等数学、物理、理论力学、材料力学是结构力学的前期准备，同时它又为以后钢结构、钢筋混凝土结构学、弹性力学、塑性力学及结构设计等课程的学习打基础。

四、教学内容、学时分配及其本要求第一章绪论（2学时）基本要求：了解结构力学的任务和学习方法，掌握结构计算简图及其简化要点，杆系结构的分类重点：结构计算简图及其简化要点，杆系结构的分类难点：各种形式支座所连接杆件的运动第一节结构力学的学科内容和教学要求（0.5 学时）第二节结构的计算简图及简化要点（0.7 学时）•杆系结构的分类（0.3 学时）•荷载的分类（0.5 学时）第二章几何构造分析（4学时）基本要求：能运用基本规律判定体系的几何不变性，用计算自由度概念对体系进行定性的分析重点：无多余约束的几何不变体系的基本组成规律难点：熟练运用基本规律对体系进行分析第一节几何构造分析的几个概念（1 学时）第二节平面几何不变体系的组成规律（2 学时）第三节平面杆件体系的计算自由度（1 学时）第三章静定结构受力分析（16学时）基本要求：能运用截面法求任意界面的内力，并用叠加法及荷载与内力的关系作各种结构的内力图重点：截面法、叠加法难点：熟练的运用截面法、叠加法作各种结构的内力图第一节静定多跨梁（4 学时）第二节静定平面刚架（6 学时）第三节静定平面桁架（4 学时）第四节组合结构（1 学时）第五节三铰拱（1 学时）第四章静定结构总论（3学时）基本要求：静定结构受力分析方法，静定结构的一般性质，各种结构形式的受力特点，刚体虚功原理。

结构力学龙驭球完整版课件288页

次内力）支座：可动、固定铰支座；固定端；定向支座；空间时球铰作用在轴线或结点
•
计算简图(结点）
铰结点刚结点
计算简图（铰支座）
滑动铰支座固定铰支座
计算简图（定向、固定支座）
计算简图（单层工业厂房）
计算简图（管道）
§1-3 杆件结构的分类
• 1、结构分类
• 梁、拱、桁架、刚架、组合结构 • 平面结构、空间结构
图3-8
平面体系的计算自由度 W 的求法(2)
W 的结果分析： W>0则S> W=0则S= W=0则S= W<0则n>
0 几何可变； n 若 n = 0 几何不变； n 若 n > 0 几何可变； 0 体系有多余约束,但不一定几何不变。
结论：W ≤0只是几何不变的必要条件，不是充分条件。
思考与讨论
图510几何不变复杂体系复杂体系3三刚片由三瞬铰两两相连若三瞬铰均在无穷远处则体系几何可变图511a几何可变瞬变无穷远处所有点均在一无穷远直线上曲率k直线复杂体系复杂体系3图511b几何可变常变图511c几何可变瞬变第三章第三章静定结构的受力分析静定结构的受力分析梁的内力计算回顾梁的内力计算回顾多跨静定梁多跨静定梁静定平面刚架静定平面刚架静定平面桁架静定平面桁架组合结构组合结构梁的内力计算回顾梁的内力计算回顾内力的概念和表示内力的概念和表示内力的计算方法内力的计算方法内力图与荷载的关系内力图与荷载的关系分段叠加法画弯矩图分段叠加法画弯矩图内力的概念和表示内力的概念和表示在平面杆件的任意截面上将内力一般分为三个分量
(平面内一个刚体有三个自由度)
约束
减少体系自由度的装置。
图2-3a
图2-3b
图2-3c
S 由3个减少到2个

结构力学

编制主讲结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性的一门学科结构力学研究的三个依据：静力平衡；几何连续；物理关系结构力学研究的三种单元：结点；杆件；杆件体系结构力学的研究对象杆件结构结构力学研究一个主题杆件结构的强度、刚度和稳定性结构力学基本假定：均匀，连续，各向同性，小变形结构与结构分类结构力学的研究对象和任务结构的计算简图杆件结构和荷载的分类§1.1 结构和结构的分类一、结构：由建筑材料筑成，能承受荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构。

如：梁柱结构、桥梁、涵洞、水坝、挡土墙……。

计算简图•原位置二、结构的分类：按几何形状结构可分为：杆系结构：构件的横截面尺寸<<长度尺寸；板壳结构：构件的厚度<<表面尺寸；实体结构：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。

学科研究对象研究任务理论力学质点、刚体物体机械运动的一般规律材料力学单根杆件结构力学杆件结构弹性力学板壳、实体结构变形体的强度、刚度和稳定性§1.2 结构力学的研究对象、任务和方法各力学课程的比较：一、结构力学的研究对象是杆系结构由此可见：结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性的一门学科二、结构力学的任务1、研究荷载等因素在结构中所产生的内力（强度计算）；2、计算荷载等因素所产生的变形（刚度计算）；3、分析结构的稳定性（稳定性计算）；4、探讨结构的组成规律及合理形式。

进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安全和经济的要求。

计算刚度的目的，在于保证结构不至于发生过大的变形，以至于影响正常使用。

研究组成规律目的，在于保证结构各部分，不至于发生相对的刚体运动，而能承受荷载维持平衡。

探讨结构合理的形式，是为了有效地利用材料，使其性能得到充分发挥。

三、研究方法：在小变形、材料满足虎克定律的假设下综合考虑以下三方面的条件，建立各种计算方法。

1、静力平衡；2、几何连续；3、物理关系！！四、结构力学的发展我国的木架建筑在新石器时代晚期就初具规模。

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结构力学

结构力学

三大力学的区别

《结构力学》课程教学大纲

理论力学概述

材料力学概念

学位课程知识点(结构力学)

《结构力学》课程教学大纲

结构力学

结构力学龙驭球完整版课件288页

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