天大结构力学

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天大《结构力学-1》学习笔记三.

天大《结构力学-1》学习笔记三.

主题:《结构力学-1》学习笔记学习时间:整学期《结构力学-1》学习笔记三——静桁架的计算教学内容:一、静定平面桁架的内力计算:结点法。

二、静定平面桁架的内力计算:截面法、结点法和截面法的联合应用。

难点:结点法和截面法的联合应用。

重点:用结点法和截面法计算桁架内力。

要求:灵活运用隔离体平衡条件,熟练掌握桁架的内力计算方法,了解静定结构的力学特性。

教学目的要求:1、掌握:平面静定桁架的内力计算。

2、熟悉:平面静定桁架的受力分析,求平面静定桁架指定杆件内力。

3、了解:静定空间桁架的计算。

概述一、桁架的特点对于大跨度的结构,通常可以采用桁架。

为了简化计算,选取既能反映结构的主要受力性能,而又便于计算的计算简图。

通常对实际桁架的计算简图采用下列假定:(1桁架的结点都是绝对光滑而无摩擦的铰结点。

(2各杆的轴线都是直线且在同一平面,并通过铰的中心。

(3荷载和支座反力都作用在结点上,并位于桁架的平面内。

符合上述假定的桁架成为理想平面桁架。

图1 桁架计算简图及二力杆受力图在桁架的计算简图中,各杆均用轴线表示,结点的小圆圈代表铰。

荷载P 和支座反力都作用在结点上。

由于CD杆处于平衡状态,故杆端所受二力大小相等,方向相反,作用线即为杆的轴线,这样的杆称为二力杆。

桁架的杆件均为二力杆,即杆只有轴力而无弯矩与剪力。

杆件应力分布比较均匀,可以充分发挥材料的作用。

二、桁架的分类桁架的杆件布置必须满足几何不变体系的组成规律,静定桁架根据几何构造的特点,可以分为三类:1. 简单桁架:从一个基础或一个基本铰接三角形开始,依次增加二元体,按这一规律组成的桁架称为简单桁架。

2. 联合桁架:由几个简单桁架联合组成几何不变的铰结体系,这类桁架称为联合桁架。

3. 复杂桁架:不属于前两类的静定桁架,称为复杂桁架。

静定平面桁架的计算一、结点法1. 结点法:截取桁架结点为隔离体,利用平面汇交力系的两个平衡条件计算各杆的未知力。

2. 适用范围:结点法最适用于计算简单桁架。

天津大学 结构力学5

天津大学 结构力学5

对桁架,先计算基本结构的单位轴力和FNP
5.3 力法的基本概念和解题步骤
(4)解基本方程,求基本未知量X1、X2、…、Xn
(5)求内力
对梁和刚架: 对桁架: 用力法计算超静定结构在支座位移和温变作用下的内 力,原理和步骤与上述大体相同,但各有特点,§5.5
5.4 超静定结构在荷载作用下的内力计算
5.5 温变和支座位移下的内力计算
支座位移问题 基本方程为 第i个方程:在支座位移和多余力共同作用下,基 本体系与Xi相应的位移与原结构相同。Δi是原结构相 应于Xi的位移。 δij(i,j,…,n)的意义和计算同前 Δic是基本体系的支座位移引起的与Xi相应的位移:
其中 是 cj相应的反力。
5.2 超静定次数的确定
图5.2a、b、c,超静定 撤除多余约束 图5.3a、b、c,静定,X1、X2等为多余力(矩) ∴图5.2为2、3、10次超静定
5.2 超静定次数的确定
图5.2c 图5.4,有3个闭合无铰“框” 图5.3,1个闭合无铰“框”为3次超静定 ∴图5.4为9次超静定 图5.2c为10次超 静定
5.4 超静定结构在荷载作用下的内力计算
超静定组合结构 例5-4 图5.12a,求二力杆的轴力并作梁式杆的弯矩图 解:(1)建基本体系,图5.12b。 (2)写基本方程
5.4 超静定结构在荷载作用下的内力计算
(3)作梁式杆单位弯矩图,并计算二力杆的相应轴 力,图5.12c; 作荷载下梁式杆的弯矩图,二力杆相应轴力为零 ,图5.12d。
原理和步骤与荷载问题相同,但自由项的含义及其 计算不同 在支座位移情况下,基本方程的形式也与荷载问题 有所不同 内力完全由多余力引起 温度变化问题 基本方程为
其中δij (i,j=1,2,…,n)的意义和计算方法同前; Δit (i=1,2,…,n)的下标“t”表明位移的原因是温变。

天津大学结构力学课件

天津大学结构力学课件

结构分析
1
静态平衡和弹性体
通过静态平衡和弹性体理论,我们可以分析结构的力学行为和受力情况。
2
杆件和框架分析
杆件和框架分析是分析和计算复杂结构的重要方法。
3
截面力和变形分析
截面力和变形分析是了解结构受力状况和变形情况的重要手段。
结构应用和实例
建筑结构设计
结构力学在建筑结构设计中起着关键的作用,保证建筑的安全和稳定性。
天津大学结构力学课件
本课件旨在介绍天津大学结构力学课程的基本概念、原理和应用。通过丰富 的内容和清晰的解释,帮助学生理解结构力学的重要性和作用。
课程介绍
定义
结构力学是研究结构因外力作用而发生的力学行为和力学性能的学问。
重要性
结构力学是建筑、桥梁和其他工程结构设计和分析的基础。
课程目标和内容概述
本课程旨在让学生了解结构力学的基本概念和原理,并通过实例学习结构分析和应用。课程 内容包括绳索和弹簧模型、牛顿定律、力学分析方法和结构分析。
基本概念和原理
绳索和弹簧模型
通过绳索和弹簧模型,我们可 以理解结构受力和变形的基本 原理。
牛顿第一定律和二பைடு நூலகம் 平衡定律
牛顿第一定律和二力平衡定律 是结构力学中常用的原理,用 于分析物体的平衡状态。
弯曲和扭转
弯曲和扭转是结构受力的重要 方式,对于建筑和桥梁等结构 设计至关重要。
力学分析方法
静力学和动力学的区别 等效力系统和自由体图 牛顿第二定律和运动学方程

天大《结构力学-1》学习笔记四.

天大《结构力学-1》学习笔记四.

主题:《结构力学-1》学习笔记学习时间:整学期《结构力学-1》学习笔记四——虚功原理和结构位移的计算教学内容:一、结构位移,广义位移。

位移产生的原因。

位移计算的目的。

实功与虚功的概念。

二、虚功原理。

虚功方程的应用。

三、荷载作用下结构的位移计算。

四、图乘法及其应用。

五、静定结构温度变化时的位移计算。

静定结构支座移动时的位移计算。

六、线弹性结构的互等定理。

习题课。

难点:虚功原理;复杂图形的图乘;静定结构温度变化时的位移计算。

重点:虚功方程的应用。

结构位移计算的一般公式;荷载作用下静定结构的位移计算;温度变化时及支座移动时静定结构的位移计算方法。

要求:理解变形体系虚功原理的内容及其应用;针对不同结构选取相应的位移计算公式计算结构的位移;掌握静定结构在温度变化、支座移动影响下的位移计算方法,了解互等定理。

教学目的要求:1、掌握:结构位移,广义位移。

位移产生的原因。

位移计算的目的;熟练掌握在荷载作用下静定结构的位移计算方法;温度变化时及支座移动时静定结构的位移计算方法。

2、熟悉:实功与虚功的概念。

虚功原理。

虚功方程的应用;图乘法及其应用;图乘法及位移计算公式的应用。

3、了解:理解变形体系虚功原理的内容及其应用;剪切变形修正系数k的推导;线弹性结构的互等定理。

5.1 概述一、结构的位移变形:结构在荷载作用下产生应力和应变,因而将发生尺寸和形状的改变,这种改变称为变形。

位移:由于变形使得结构上各点的位置产生移动,亦即产生了位移。

图1图1所示桁架在荷载P 作用下,杆件产生轴力,因而引起杆件长度的改变,致使结构产生了移动。

除了荷载引起位移外,温度改变、支座移动、材料收缩和制造误差等因素,虽不一定使结构都产生应力和应变,但都将使结构产生位移。

位移有相对位移和绝对位移之分。

各种位移无论是线位移还是角位移,无论是绝对位移或是相对位移,都统称为广义位移。

二、计算结构位移的目的1. 验算结构的刚度2. 为超静定结构计算打下基础三、计算位移的有关假定1结构的材料服从虎克定律,即应力与应变成线性关系。

天津大学船舶与海洋工程8结构力学课件第一

天津大学船舶与海洋工程8结构力学课件第一

天津大学船舶与海洋工程8结构力学课件第一目录•课程介绍与背景•弹性力学基础•杆件结构力学•梁板结构力学•船舶结构力学•海洋工程结构力学•结构优化设计方法•课程总结与展望课程介绍与背景船舶与海洋工程概述船舶工程研究船舶设计、建造、试验和运行的工程领域,涉及船舶总体、船体、轮机、电气等多个方面。

海洋工程以开发利用海洋资源为目标的综合性工程,包括海洋油气开发、海底资源开发、海水淡化、海洋能利用等。

发展趋势随着科技的不断进步,船舶与海洋工程领域正朝着大型化、智能化、绿色环保等方向发展。

结构设计与优化运用结构力学原理进行船舶与海洋工程结构的设计和优化,确保结构的安全性和经济性。

结构强度与稳定性分析通过结构力学方法分析船舶与海洋工程结构在复杂环境中的强度、刚度及稳定性。

结构动力学与振动控制研究结构在动力荷载作用下的响应及振动控制,提高结构的抗振性能。

结构力学在船舶与海洋工程中的应用030201课程内容与教学目标课程内容涵盖结构力学基本概念、静力学、动力学、弹性力学等基础理论及其在船舶与海洋工程中的应用。

教学目标培养学生掌握结构力学基本原理和方法,具备分析和解决船舶与海洋工程结构问题的能力,为从事相关领域的研究和实践打下基础。

弹性力学基础弹性体弹性变形应力应变指在外力作用下能够发生变形,当外力去除后能够完全恢复原来形状的物体。

单位面积上的内力,表示物体内部的受力状态。

弹性体在外力作用下发生的可逆变形。

物体在外力作用下发生的相对变形。

平衡方程表示物体内部各点应力之间必须满足的平衡条件。

几何方程描述物体变形与位移之间的关系。

物理方程表示应力与应变之间的本构关系,即广义胡克定律。

边界条件与圣维南原理边界条件弹性体在边界上必须满足的位移或应力条件。

圣维南原理在弹性力学中,如果外力作用在物体的一小部分边界上,则只在该部分边界附近产生显著的应力集中,而在远离该部分边界的区域,应力分布几乎不受影响。

这一原理为简化复杂弹性力学问题提供了依据。

天大结构力学课件03

天大结构力学课件03

MG = 0
MGB VB 2 + 20 2 3 +10 4 = 0
MGB = 106.67 2 120 40 = 53.34kN m
(下边受拉)
Y =0
QGB + VB = 20 2 + 10
QGB = 106.67 + 50 = 56.67kN
(另加图)BE段
MB = 0
MBE + 20 2 1+ 10 2 = 0
= 26.67kN
GE段
20kN/ m 10kN
MGB G
B
E
QGB
MG = 0
VB
MGB VB 2 + 20 2 3 + 10 4 = 0
10kN 2kN/m
D HA 2m
A
VA
4m
4kN m
C
B
VB
2m 2m 2m
10kN 45
E
MA = 0
VB 8 +10 2 2 4 2 4 10sin45 10 = 0
VB = 8.84kN()
10kN 2kN/m
4kN m
10kN 45
D HA
A
VA
C
BE
VB
2m
4m
2m 2m 2m
MBE = 60KN m
(上边受拉)
Y =0
QBE = 20 2 + 10 = 50KN
QEB = 10KN
(另加PowerPoint图)
3) 用拟简支梁区段叠加法绘 制区段中的M图
CD段:将根据MCD与MDC 值建立的竖标连以虚直线,以
此为基线,叠加以简支梁受均
布荷载的M图,并计算出中点 弯矩值。

天津大学船舶与海洋工程结构力学课件课件

天津大学船舶与海洋工程结构力学课件课件

k* x -sink* x
式中:
k* T* EI
q 例 如图受均布荷重q,两
端自由支持并受轴向外 T
Tx
力T作用的梁, 计算其
弯曲要素 .
l
解: 由 v0=0 M0=0
N0=-ql/2
y
v
0shkx
ql 2
1 EIk 3
shkx kx
q EIk
3
x
0
shk
x
k
x
d
令 k x w , 从而 kd dw
bx 2 2
cx d
EI
GAs
f x ax c2
f x EI
GAs
f
x
ax 3 6
bx 2 2
c
EI GAs
a
x
d1
边界条件时注意到:
① 梁的挠度为v=v1+v2;
② 由于剪切变形在中性轴处的两端面仍保持垂直,因此认为剪切 不影响断面的转角,从而梁段面的转角仍用下式表示:
v2
0
GAs
dx
l
0
EIv1'" dx GAs
➢剪切引起的挠度
l
v2
0
EIv1'" dx GAs
v2
EI GAs
v1
c1
v1
f
x ax3
6
bx 2 2
cx d
v1
f x
ax 2 2
bx c
v1 f x ax b
v2
EI GAs
f
x
ax
c2
v
v1 v2
f
x
ax 3 6

天津大学船舶与海洋工程结构力学课件第九放映

天津大学船舶与海洋工程结构力学课件第九放映

E1 Iw V q
E1 Iw N E1 Iw M
Dw IV q
Dw N
Dw M
Et 3
D E1 I 12(1 2 )
I t 3 / 12
称D为板旳“筒形刚度”或“弯曲刚度” (flexural rigity )
板条梁断面旳弯曲正应力
x
Mz I
沿断面高度线性分布
板面旳最大正应力:
chu
1
chu
2x l
1
ql 2 x 8u2 D
(l
x)
(9-18)
代入(9-15)式中,可得:
E
1 2
q
2
t l
8
81
16u 7 thu
27
16u6 sh2u
27 4u8
9 8u6
(9-19)
由所得公式(9-17)及(9-19),当板旳尺寸,材料及荷重已知时可解出
假如此板不受中面力,则最大弯矩为:
最大总
b.max
6M t2
6 875 10 2
52.5 N
/ mm 2
应力为: max 0 b.max 152.5N / mm 2
板条梁筒 形刚度:
D
Et 3 12(1
2
)
1.83 107
N
/
mm
2
中点挠度:
w l
5
ql 4 35.6mm
(1
2 105
2
1
8
0.3
2
)
0.05
100
19.32 104
U 4.395 102
104 U 439.5
log104 U 2.643
查图(a)得u=2.60,故:

天津大学 结构力学2

天津大学 结构力学2

2.2 几何组成分析的基本概念
常变体系特征 □ 三杆平行且等长,且链杆在刚片的同侧
□三杆交于一点
□约束不足
2.3 几何不变体系基本组成规则及其应用
2.3.1 基本组成规则 二元体规则(规则1) 二元体—不共线二链杆铰接而成
如图:1、2构成二元体C。 ∵A、B间距离及二链杆长度不变, ∴△ABC唯一确定,体系几何不变。 又,1、2显然均为必要约束。∴
2.2 几何组成分析的基本概念
推论: • 1个单铰=2根链杆(连接相同的两个刚片) • 1个单刚结点=3根链杆(连接相同的两个刚片) 复铰和复刚结点(图a、b) • 连接n个刚片的复铰(n>2) =(n-1)个单铰 =2(n-1)个约束 连接n个刚片的复刚结点(n>2) =(n-1)个单刚结点 =3(n-1)个约束
三个规则的相通性 ∵链杆也是刚片(几何不变), ∴ 三个规则都可由三边长度给定的三角形形状的唯一 性定理证明。
二链杆不共线 三链杆不共点 三铰不共线
都为了保证形 成三角形
2.3 几何不变体系基本组成规则及其应用
2.3.2 基本规则的应用 例2-1 二元体规则:从地基出发,依次 添加二元体,C、D、E。几何不 变,且无多余约束。(搭) 或:依次去掉二元体E、D、C, 最后剩下地基。(拆) 两刚片规则:在地基上加二元体C,得到一个新刚片 ,△BDE为另一刚片。 三刚片规则:在以上两个刚片之外,将链杆CD看成第 三个刚片。
2.5 小结
几何构造分析的关键: 要用三个规则去分析形式多样的平面体系,关 键在于选择哪些部分作为刚片,哪些部分作为约 束。 构造分析时,基础的处理方法: 如果上部体系与基础之间以三根支座链杆(不 全平行,也不交于同一点)连接,可先撤去这些 链杆,只就上部体系分析,所得结论即代表了整 个体系的性质。 如果上部结构与基础之间的支座链杆多于三个 ,必须把基础也作为一个刚片。

天大结构力学课件08

天大结构力学课件08

K C
ห้องสมุดไป่ตู้C a
t1
t2
aK'
a , a , a
C a
A
位移状态
PK =1
虚力原理
B
K C
RK
虚设的力状态
实际位移状态
A
R K
NK, K, K Q M
虚力状态
2、 结构位移计算的一般公式
Ka = NK ads + QK ads + M ads
41 4 = =0.571 结点C: CB = 4 1+3 1 7 31 3 CD = = =0.429 4 1+3 1 7
(2) 计算固端弯矩
Mf = AB
f MCD = f MBA =
PL = 8
80 8 = 80kN m 8
1 2 qL = 8
P=80kN B
K
R K Ca
(5-15)
3、平面杆件结构在荷载作用下的 位移计算公式:
KP =

+
NKNP ds + EA

QK QP k ds GA

MKMP ds EI
(5-17)
(1)梁和刚架:
MKMP KP = ds (5-18) EI
(2)桁架:
NKNPL KP = EA
(5-19)
q
A
C
qL 8 P=1 C
L 4
2
B
MP图
A
1 2
B
1 2
Mk图
A
B
M
M MP图
P=1
A
1 2 1 L L = 2 2 4

天大结构力学题库-综合

天大结构力学题库-综合

在 解 超 静 定 结 构 时 不 可 以 既 采 用 多 余 约 束 力又 采 用 结 点 位 移 作为 基 本 未 知 量 。

( )图 示 结 构 中 虚 线 表 示 结 构 在 荷 载 作 用 下 的 侧 移 , 则 有∆∆212= 。

( )需要答案加我微信yuanxun162图 示 桁 架 , 增 加 CD 杆 的 截 面 积 不 能 使 C 点 挠 度 减 小 。

( )4m4m图 示 结 构 a <b , C 点 一 定 是 向 右 移 动 。

( )a b图 示 结 构 , 各 杆 EI 为 常 数 , 从 变 形 即 可 判 断 出 (A , B 均 为 杆 的 中 点 ):A. M A 为 外 侧 受 拉 , M B 为 上 侧 受 拉;B. M A 为 外 侧 受 拉 , M B 为 下 侧 受 拉;C. M A 为 内 侧 受 拉 ,M B 为 下 侧 受 拉 ;D. M A 为 内 侧 受拉 , M B 为 上 侧 受 拉 。

( )图 示 结 构 ,EI = 常 数 ,EI 1=∞,则有M A = :A. -3Pl /16;B. 0;C. -Pl /2;D. -Pl /8。

( )l l /2/2图 a 与 图 b 都 不 考 虑 杆 件 分 布 质 量 和 杆 件 轴 向 变 形 , 图 a 的 自 振 频 率 为 ωa , 图 b 的 水 平 振 动 频 率 为 ωb , 则 有 :A .ωa = ωb ;B .ωa >ωb ;C .ωa <ωb ;D .ωa /ωb 比 值 不定 ,取 决 于I 1/I 2 。

( )mm I I 11I /2/2EA=∞ab2图 示 结 构 , 各 杆 EI 为 常 数 , 从 变 形 即 可 判 断 出 (A , B 均 为 杆 的 中 点 ):A. M A 为 外 侧 受 拉 , M B 为 上 侧 受 拉;B. M A 为 外 侧 受 拉 , M B 为 下 侧 受 拉;C. M A 为 内 侧 受 拉 , M B 为 下 侧 受 拉 ;D. M A 为 内 侧 受 拉 ,M B 为 上 侧 受 拉 。

天大《结构力学-1》学习笔记一

天大《结构力学-1》学习笔记一

天⼤《结构⼒学-1》学习笔记⼀主题:《结构⼒学-1》学习笔记学习时间:整学期《结构⼒学-1》学习笔记⼀——绪论教学内容:⼀、绪论,结构⼒学的研究对象,荷载的分类,节点及⽀座的分类,结构的计算简图及分类⼆、⼏何组成分析的⽬的,⾃由度的概念,平⾯体系⾃由度的计算公式。

平⾯⼏何不变体系的基本组成规律及其运⽤。

瞬变体系的特征。

体系的⼏何组成与静定性的关系。

难点:平⾯⼏何体系的判断。

重点:平⾯⼏何体系的组成分析。

要求:⼏何不变体系的基本组成规则及应⽤教学⽬的要求:1、掌握:结构⼒学的研究对象,荷载的分类,节点及⽀座的分类,结构的计算简图及分类;平⾯⼏何不变体系的基本组成规律及其运⽤。

体系的⼏何组成与静定性的关系。

2、熟悉:⼏何组成分析的⽬的,⾃由度的概念,瞬变体系的特征。

体系的⼏何组成与静定性的关系。

3、了解:平⾯体系⾃由度的计算公式。

绪论1.1 结构⼒学的研究对象、任务和学习⽅法⼀、研究对象1、研究对象:结构⼒学以结构为研究对象。

(1)住宅、⼚房等⼯业民⽤建筑物;(2)涵洞、隧道、堤坝、挡⼟墙等构筑物;(3)桥梁、轮船、潜⽔艇、飞⾏器等结构物。

2、结构:承受荷载⽽起⾻架作⽤的部分称为⼯程结构,简称结构。

⼆、结构⼒学的任务1、研究结构的组成规律:保证结构能够承受荷载⽽不致发⽣相对运动;探讨结构的合理形式,以便有效地利⽤材料,充分发挥其性能。

2、计算结构在荷载、温度变化、⽀座移动等外部因素作⽤下的内⼒:为结构的强度计算提供依据,以保证结构满⾜安全和经济要求。

3、计算结构在荷载、温度变化、⽀座移动等外部因素作⽤下的变形和位移:为结构的刚度计算提供依据,以保证结构不致发⽣超过规范限定的变形⽽影响正常使⽤。

4、研究结构的稳定计算:确定结构丧失稳定性的最⼩临界荷载,以保证结构处于稳定的平衡状态⽽正常⼯作。

5、研究结构在动⼒荷载作⽤下动⼒特性。

三、结构⼒学与相关课程的关系1、“理⼒”、“材⼒”是“结构⼒学”的先修课。

天津大学结构力学真题(最完整版)

天津大学结构力学真题(最完整版)

天津大学结构力学真题(最完整版)考试科目:结构力学(包含结构动力学)题号:0901一.计算图1所示珩架指定杆的轴力N1,N2(10分)二.结构仅在ACB部分温度升高t度,并且在D处作用外力偶M。

试求图示刚架A,B两点间水平向的相对位移。

已知:各杆的EI为常值,为线膨胀系数,h为截面高度。

(20分)三.用力法分析图3所示结构,绘M图。

计算时轴力和剪力对位移的影响略去不计。

各杆的EI值相同。

(20分)半圆弧积分表:in某d某2某1某1in2某,co2某d某in2某2424四.试用位移法求解图4所示刚架并绘M图。

计算时不考虑轴力变形时对位移的影响。

(20分)杆端力公式:ffql,MBA0,QABMAB182f53fql,QBAql88一.试用力矩分配法计算图5所示连续梁并绘M图。

(10分)二.求图示结构的自振频率和主振型,并作出振型图。

已知:m12m,m2m,EI常数,忽略阻尼影响。

(20分)天津大学研究生院1995年招收硕士生入学试题考试科目:结构力学题号:0901一.选择题:在正确答案处画“√”。

每题4分。

1.图示平面体系的几何组成性质是:2.图示结构A截面的剪力为:A.–PB.PC.P/2D.–P/23.图示珩架内力为零的杆为:A.3根B.6根C.8根D.7根3.图示结构的超静定次数为:A.6次B.4次C.5次D.7次4.图示梁当EI=常数时,B端的转角是:A.5ql/48EI(顺时针)B.5ql/48EI(逆时针)C.7ql/48EI(逆时针)D.9ql/48EI(逆时针)3333二.计算题1.已知图示结构的M图,做Q.N图。

(10分)图(2.若P=1在梁AB上移动,试绘出MC的影响线。

当AB梁上端布满均布竖向移动荷载q时,MC等于多少?三.图示珩架各杆EA相同,不考虑质量m水平运动时求体系的自振频率。

(此句话为真题上原述,个人认为缺了个标点符号。

)(20分)四.图示结构是超静定几次的?试用力法分析该结构并绘M图,设EA=10EI(分)1)。

天津大学结构力学课件11

天津大学结构力学课件11
所谓动力平衡法,就是把由于结构振 动引起的惯性力也作为一种静力,然 后根据静力平衡条件建立运动方程。
一.按平衡条件建立运动方程-刚度法
FP(t) m y(t) L EI
FP(t) m
-my(t) -k y(t)
my(t)-惯性力 ky(t) -弹性力
对隔离体列平衡方程:
my(t) ky(t) Fp (t) 1
y(t) [my(t)]
整理,
my(t) 1 y(t) 0 (a)

单自由度体系: k 1
(b)

式(11-1)或(a)称为无阻尼单自由
度体系自由振动运动方程(微分方程)
二.自由振动运动方程的解
无阻尼单自由度体系自由振动微分方程写为:
y 2 y 0
(13-2)
m y(t)
l EI EI
2l
y(t) 11[my(t)] 12 F (t) m -my(t)
作 M1图、M 2 图
y (t)
F (t)
2l
(a)
F (t)
(b)
求得
1
δ 11
11

5l 3 3EI
l l
M1图
12

l3 EI
(c )
δ 12
1
所以,运动方程为
l
y(t) 5l 3 [my(t)] l 3 F (t)
L EI
刚度法建立平衡方程:
取质量 m 为隔离体,作用在隔离体上的力:
弹性力 -ky(t)与位移方向相反;
惯性力 - my(t) 与加速度 y 方向相反。
动平衡方程:
my(t) ky(t) 0
y(t) k

天津大学结构力学课件

天津大学结构力学课件

材料力学基础
01
材料力学基本概念
材料力学是研究材料在力作用下发生变形和破坏的科学。材料力学基本
概念包括应力、应变、弹性模量、泊松比等。
02
材料力学基本定理
材料力学基本定理包括胡克定律、剪切虎克定律、弯曲虎克定律等,这
些定理描述了材料在力作用下的变形规律和应力分布。
03
材料力学中的强度理论
强度理论是材料力学中的重要概念,用于评估材料在力作用下的承载能
03
02
可靠性分析的方法
包括概率法、数理统计法等。
可靠性分析的软件
如SAP2000、Midas等。
04
THANKS
感谢观看
结构抗震设计
地震对结构的影响
地震是一种常见的自然灾害,对结构的安全性和稳定性构成严重 威胁。
抗震设计的基本原则
抗震设计旨在减轻地震对结构的破坏程度,遵循小震不坏、中震 可修、大震不倒的原则。
抗震设计的方法
抗震设计的方法包括基于性能的设计、能力谱法和损伤容限设计 等。
06
结构疲劳与断裂
结构疲劳分析
空间结构优化设计
减轻结构重量,提高结构 的承载能力和稳定性。
05
结构动力学
结构动力学基本概念
结构动力学定义01来自结构动力学是研究结构在动态载荷作用下的响应的科学,涉及
结构振动、稳定性、动力特性和动力响应等方面。
振动的基本概念
02
振动是指物体在一定周期内不断重复的位移、速度和加速度变
化的现象。
动力学的基本原理
02
结构力学基础知识
静力学基础
静力学基本概念
静力学是研究物体在力作用下处 于平衡状态的科学。静力学基本 概念包括力的定义、力的三要素 、力的表示方法等。
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=4Biblioteka 4?1 ? 1+4 ?
=0.5 1
?
BC
=
4
4?1 ? 1+4 ?
=0.5 1
?
CB
=
4
?
4? 1 1+3 ?
4
=0.25
?
CD
=
4
3? 4 ? 1+3 ?
4
=0.75
(2) 计算固端弯矩
MfAB=
1 qL2 12
PL 8
= 1 ? 20? 42 80? 4 = 66.67kN?m
12
8
MBf A=66.67kN?m
P MBf MCf q
A
BC
D
MfAB MBf A
MCf D
固定结点B、C,求固端弯矩和约束力
矩 MBf A
MBf
B
MCf
C
MCf D
MBCC
MCf
A
D
B
C
MBCC ? MC? B MC? D
放松结点C,作第一次弯矩分配传递
MBCC
B
MBCC
(MBf +MBCC )
MCCB
A B
D C
MCAB ? MB? A MB? C ? MCCB
? 100 ? 3+30= 16
26.25kN ?m
80kN 20kN/m 100kN 60kN
60kN ?m
A
B
CD
76.97 46.07
60.00
A
120
18.85 40 75
58.48
B
7.54 C
M图
D 35.58
E
(单位:kN ?m)
M中AB
=
1 8
qL2
+
1 4
PL
=58.48kN ?m
对结构的全部结点轮流放松 一遍,各进行一次力矩分配与传 递,称为一轮。通常进行二、三 轮计算就能满足工程精度要求。
最后将各杆端的固端弯矩, 各次的分配弯矩和传递弯矩叠 加,即得原结构的各杆端弯矩。
例8-3 试用力矩分配法求连续梁 的杆端弯矩,然后作弯矩图和剪 力图,求支座反力。
P=80kN
q=20kN/m
76.97+46.07 2
76.97 46.07
60.00
A
120
18.85 40 75
58.48
B
7.54 C
M图
D 35.58
E
(单位:kN ?m)
M中BC
=
1 8
qL2
46.07+18.85 2
=7.54kN ?m
76.97 46.07
60.00
A
120
18.85 40 75
58.48
B
7.54 C
放松结点B,作第一次弯矩分配传递
MBCC?
MCCB
A
B
D C
MBCC? ? MC? ?B MC? ?D
放松结点C,作第二次弯矩分配传递
MBCC?
A B
MCC?B
D C
MCA?B ? MB? ?A MB? ?C ? MCC?B
放松结点B,作第二次弯矩分配传递
采用逐个结点依次放松的方 法,使各结点逐步转动到实际应 有的位置。
(4)将各杆端的固端弯矩与 历次的分配弯矩和传递弯矩 相加,即得各杆端的最后弯 矩。
(5) 绘制弯矩图、剪力图 和轴力图。
例8-4 试用力矩分配法计算连续梁 各杆端弯矩,并绘M图
80kN 20kN/m 100kN 60kN
A
EI
B EI
C 3EI D E 1.5m
2m 2m 4m 1.5m 1.0m
M图
D 35.58
E
(单位:kN ?m)
M中CD
=
1 4
PL
18.85+60 2
=35.58kN ?m
例8-5 试用力矩分配法计算刚架, 并绘M图。
4kN/m
70kN
A
B
C
D
EI=4
EI=10 EI=3
EI=8
5m
E
8m 12m 3m 6m
1 qL2 = 20 ? 82 = 160kN ?m
8
8
结点B和C的约束力矩 MBf 和MCf
MBf =80kN ?m MCf = 160kN ?m
113.82 160 12.36 76.92 160
A
BC
D
96.91
M图 121.54
(单位:kN ?m)
M中AB
=
1 4
PL
113.82+12.36 2
? MB=0 QAB =52.68kN
52.68
A
B
27.32
89.62
C
8.07
Q图 (单位: kN)
D
70.39
支座反力: 27.32 8.07 8.07 C 89.62
B RC
RB
RB =27.32 8.07=19.25kN RC =8.07+89.62=97.69kN
采用力矩分配法计算一般连 续梁和无结点线位移刚架的步骤:
=96.91kN ?m
113.82 160 12.36 76.92 160
A
BC
D
96.91
M图 121.54
(单位:kN ?m)
M中CD
=
1 8
qL2
76.92 2
=121.54kN ?m
AB杆:
113.82kN ?m
A
80kN 12.36kN?m
B
QAB
QBA
4m
4m
? MA =0 QBA = 27.32kN
(1) 计算汇交于各结点的各
杆端的分配系数 ? ik ,并确定传
递系数Cik 。
(2) 根据荷载计算各杆端的固 端弯矩 Mifk 及各结点的约束力矩。
(3) 逐次循环放松各结点,并 对每个结点按分配系数将约束力 矩反号分配给汇交于该结点的各 杆端,然后将各杆端的分配弯矩 乘以传递系数传递至另一端,按 此步骤循环计算直至各结点上的 传递弯矩小到可以略去时为止。
解:连续梁悬臂DE段的内力是静 定的,由平衡条件可求得:
MDE = 60kN ?m QDE =60kN
80kN 20kN/m 100kN 60kN
60kN ?m
A EI
B EI C D
3EI
(1) 计算分配系数
取相对值计算 设EI=4
iAB =1
iBC =1
iCD
=
3
? 3
4
=4
结点B
结点C
?
BA
MfAB = MBf A =
PL = 8
80 ? 8 = 80kN ?m 8
MCf D =
1 qL2 = 8
20 ? 82 = 160kN ?m 8
P=80kN
q=20kN/ m
B
C
A
D
i=1
i=1
i=1
4m 4m
8m
8m
MfAB = MCf D =
MBf A =
PL = 8
80 ? 8 = 80kN ?m 8
B
C
A
D
i=1
i=1
i=1
4m 4m 8m
8m
解:(1) 计算分配系数
结点B:
?
BA
=
4
?
4? 1 1+4 ?
1
=0.5
?
BC
=
4
?
4? 1 1+4 ?
1
=0.5
结点C:
?
CB
=
4
4? 1 ? 1+3?
1
=
4 7
=0.571
3?1 3 ? CD = 4 ? 1+3? 1= 7 =0.429
(2) 计算固端弯矩
80kN 20kN/m 100kN 60kN
60kN ?m
A
B
CD
MBf C =
1 qL2 12
= 1 ? 20 ? 42 = 12
MCf B =26.67kN ?m
26.67kN ?m
80kN 20kN/m 100kN 60kN
60kN ?m
A
B
CD
MCf D = =
3 60 PL+
16 2 3
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