结构力学教程.pptx
《结构力学教程.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《结构力学教程.pptx(528页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 结构力学结构力学结构力学结构力学二、任务二、任务 研研究究结结构构的的几几何何构构成成规规则则以以及及结结构构在在外外因因作作用用下下的的强强度度、刚刚度度和和稳稳定定性性计计算算以以及及动力效应。动力效应。三、与其它力学课程的区别及联系三、与其它力学课程的区别及联系四、结构的简化四、结构的简化 结结构构的的计计算算简简图图是是将将实实际际结结构构简简化化,使使它它既既能能反反映映原原结结构构受受力力状状态态的的主主要要特特征征,又便于结构分析的计算模型又便于结构分析的计算模型。u1、杆件、杆件当当杆杆件件的的长长度度大大于于其其横横截截面面高高度度或或厚厚度度倍倍以以上上时时,通通常常可可
2、由由杆杆轴轴线线来来代代替替杆杆,用用杆轴线所形成的几何轮廓来代替原结构。杆轴线所形成的几何轮廓来代替原结构。u、结点、结点、刚结点、刚结点、铰结点、铰结点、组合结点、组合结点u、支座、支座起支撑和传递力的作用起支撑和传递力的作用、固定铰支座、固定铰支座、活动铰支座、活动铰支座、固定支座、固定支座、定向支座、定向支座五、学习方法五、学习方法第二章第二章平面体系的几何组成平面体系的几何组成分析分析目的目的:1、判判别别某某一一体体系系是是否否几几何何不不变变,从从而而决决定定它它是是否作为结构。否作为结构。2、研究几何不变体系的组成规则,以保证所设、研究几何不变体系的组成规则,以保证所设计的结构
3、能承受荷载而维持平衡。计的结构能承受荷载而维持平衡。3、根据体系的几何组成,可以确定结构是静定、根据体系的几何组成,可以确定结构是静定的还是超静定的,以便选择相应的计算方法。的还是超静定的,以便选择相应的计算方法。4、根据几何组成分析找出结构的基本部分和附根据几何组成分析找出结构的基本部分和附属部分,从而找到计算的合理途径。属部分,从而找到计算的合理途径。21几何构造分析的几个概念几何构造分析的几个概念1、几何不变体系和几何可变体系2、自由度、自由度3、约束、约束u)、链链杆杆:不不论论是是直直杆杆或或曲曲杆杆,它它只只在在两两端端通通过过铰与体系其余部分相联。铰与体系其余部分相联。一一根根链
4、链杆杆减减少少一一个个自自由由度度,相相当当于于一一个个约约束束。链杆有二重性,既可作为约束,又可以作为刚片。链杆有二重性,既可作为约束,又可以作为刚片。u)、铰:、单铰、复铰、铰:、单铰、复铰u )、刚结点、刚结点4、多余约束、多余约束5、瞬变体系、瞬变体系6、瞬铰、瞬铰7、无穷远处的瞬铰、无穷远处的瞬铰几何不变体系的组成规律几何不变体系的组成规律一、两刚片规则一、两刚片规则两两刚刚片片用用不不交交于于一一点点也也不不互互相相平平行行的的三三根根链链杆杆相相联联,所所组组成成的的体体系系是是几几何何不不变变且且无无多多余余约约束束。或或:两两刚刚片片用用一一个个铰铰和和一一根根不不通通过过该
5、该铰铰的的链链杆杆相相联联,所所组组成成的的体体系系是是几几何何不不变变且且无无多多余余约束。约束。二、三刚片规则二、三刚片规则三个刚片用不在一条直线上的三个铰三个刚片用不在一条直线上的三个铰两两相联,则所组成的体系是几何不变且两两相联,则所组成的体系是几何不变且无多余约束。无多余约束。三、二元体规则三、二元体规则 在在一一刚刚片片上上增增加加一一个个二二元元体体所所构构成成的体系是几何不变且无多余约束。的体系是几何不变且无多余约束。u 性性质质:在在一一体体系系上上任任意意增增减减二二元元体体,原体系的几何构造性质不变。原体系的几何构造性质不变。瞬变体系常变体系瞬变体系 几何不变且无多余约几
6、何不变且无多余约 几何不变体系几何不变体系 几何不变有多余约束几何不变有多余约束 体系体系 瞬变体系瞬变体系 几何可变体系几何可变体系 常变体系常变体系思路:思路:1、直接应用基本规则。、直接应用基本规则。2、找找出出几几何何不不变变部部分分作作为为刚刚片片或或撤撤去去二二元元体体,使使体体系系简简化化,但但又又不不影影响响原原体体系系的几何组成性质,再应用基本规则。的几何组成性质,再应用基本规则。3、如如果果体体系系本本身身与与基基础础是是用用三三根根链链杆杆相相联联,则则可可只只考考虑虑体体系系本本身身;否否则则基基础础也也要参与分析。要参与分析。4、一一根根链链杆杆或或一一个个单单铰铰只
7、只能能使使用用一一次次,一一个个复复铰铰相相当当于于多多少少个个单单铰铰,就就只只能能使使用几次。用几次。例例1、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例2、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例3、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例4、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例5、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例6、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例7、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成例例8、分析图示结构的几何组成、分析图示结构的几何组成课堂练习课堂练习4.5.几何不变体系几何可变体系 结构力学结构
8、力学结构力学结构力学第三章静定结构的受力第三章静定结构的受力 分析分析注意:注意:1、静定结构与超静定结构的区别。、静定结构与超静定结构的区别。2、结构力学与材料力学的联系。、结构力学与材料力学的联系。3、受力分析与构造分析的联系。受力分析与构造分析的联系。内力计算的合理途径:内力计算的合理途径:按其几何构成按其几何构成的逆序来分析计算。的逆序来分析计算。静定梁的内力计算静定梁的内力计算一、用截面法求任一截面的内力一、用截面法求任一截面的内力。二、简支梁受典型荷载作用的内力图。二、简支梁受典型荷载作用的内力图。三、荷载与内力图的关系。三、荷载与内力图的关系。四、用叠加原理画内力图。四、用叠加原
9、理画内力图。前提:符合虎克定律前提:符合虎克定律、简简支支梁梁受受杆杆端端弯弯矩矩和和杆杆中中荷荷载载作作用用下的内力图绘制。下的内力图绘制。、结构中任意直杆段内力图的绘制。、结构中任意直杆段内力图的绘制。例例1、作内力图、作内力图例例2、作内力图作内力图斜梁:斜梁:静定多跨梁静定多跨梁一、几何组成一、几何组成静定多跨梁是由若干根梁用铰联结而成用静定多跨梁是由若干根梁用铰联结而成用 来跨越几个相联跨度的静定梁。来跨越几个相联跨度的静定梁。基本部分:几何不变部分,可以直接承载。基本部分:几何不变部分,可以直接承载。附属部分:靠基本部分才能保证其几何不变性,附属部分:靠基本部分才能保证其几何不变性
10、,否否 则就不能承载并维持平衡。则就不能承载并维持平衡。二二、计算方法计算方法 基基本本部部分分的的荷荷载载不不影影响响附附属属部部分分;而而附附属属部部分分的的荷荷载载作作用用必必传传至至基基本本部部分分。所所以以先先计计算算附附属属部部分分,再再计计算算基基本本部部分分,将将附附属属部部分分的的支支反反力力反反其其指指向向,就就是是加加于于基基本本部部分分上上的的荷荷载载。于于是是,静静定定多多跨跨梁梁被被拆拆成成若若干干根根单单跨跨梁梁分分别别计计算算,最最后后将将各各单单跨跨梁梁的内力图连在一起,即得静定多跨梁的内力图。的内力图连在一起,即得静定多跨梁的内力图。例例1、分析图示静定多跨
11、梁,并作出内力图。、分析图示静定多跨梁,并作出内力图。例例2、分析图示静定多跨梁,并作出内力图。、分析图示静定多跨梁,并作出内力图。例例3、分析图示静定多跨梁,并作出、分析图示静定多跨梁,并作出M图。图。静定平面刚架的计算静定平面刚架的计算一、刚架的特点一、刚架的特点1、变形后,刚结点处各杆间的、变形后,刚结点处各杆间的夹角保持不变。夹角保持不变。2、静定刚架由于刚结点的存在,、静定刚架由于刚结点的存在,既稳定不变,内部空间又大,省材料。既稳定不变,内部空间又大,省材料。3、刚刚结结点点能能承承受受和和传传递递弯弯矩矩,如如果果两两杆杆由由一一个个刚刚结结点点联联接接,并并且且无无外外力力偶偶
12、作作用用时时,刚刚结结点点两两侧侧的的弯弯矩矩大大小小相相等等,性性质质相相同同。在在同同样样荷荷载载作作用用下下,可可使使跨跨中中弯弯矩矩峰峰值值减减小小,使使结结构构的的弯弯矩分布更为合理,从而用材也较经济。矩分布更为合理,从而用材也较经济。4、刚刚 架架 各各 杆杆 多多 为为 直直 杆杆,刚刚 结结 点点 也也 容容 易易 制制 成,制作比较方便。成,制作比较方便。二、刚架的内力计算二、刚架的内力计算 双角标:双角标:Mij,FQij,FNiji:代表内力所在的截面。代表内力所在的截面。j:代表杆的另一端。代表杆的另一端。例例1、做图示结构的内力图、做图示结构的内力图例例2、做图示结构
13、的内力图、做图示结构的内力图例例3、做图示结构的内力图、做图示结构的内力图课堂练习课堂练习(作作M图图)作作M图图例例4、做图示结构的内力图、做图示结构的内力图例例5、做图示结构的内力图、做图示结构的内力图例例6、做图示结构的弯矩图、做图示结构的弯矩图例例7、做图示结构的、做图示结构的弯矩图弯矩图例例8、做图示结构的、做图示结构的弯矩弯矩图图例例9、做图示结构的弯矩图、做图示结构的弯矩图例例10、做图示结构的弯矩图、做图示结构的弯矩图课堂练习课堂练习(作作M图图)方法:方法:找到两端的杆端弯矩,虚线连接,再以找到两端的杆端弯矩,虚线连接,再以此虚线为基线,叠加上杆中荷载作用下的弯矩此虚线为基线
14、,叠加上杆中荷载作用下的弯矩图。图。课堂练习课堂练习退退补充题补充题1、做图示结构的内力图、做图示结构的内力图作内力图作内力图作内力图作内力图 结构力学结构力学结构力学结构力学4 静定平面桁架静定平面桁架一、一、桁架概念和分类桁架概念和分类 二、二、结点法结点法零杆零杆:桁架在某些荷载作用下,有些杆件的内力可能桁架在某些荷载作用下,有些杆件的内力可能为零,这些内力为零的杆件称为零杆。为零,这些内力为零的杆件称为零杆。直接判断零杆的方法:直接判断零杆的方法:、无外力作用的两无外力作用的两杆结点,若两杆不共杆结点,若两杆不共线,则是零杆。线,则是零杆。b b、不共线的两杆结不共线的两杆结点,当外力
15、沿一杆作点,当外力沿一杆作用时,则另一杆是零用时,则另一杆是零杆。杆。c c、无外力作用的三无外力作用的三杆结点,杆结点,若两杆共线,若两杆共线,则第三杆为零杆。则第三杆为零杆。性质:性质:四杆结点无荷四杆结点无荷载作用,如其中两杆载作用,如其中两杆共线,另外两杆也共共线,另外两杆也共线,则共线的两杆内线,则共线的两杆内力相等力相等。例例1、用结点法分析图示结构的内力、用结点法分析图示结构的内力例例2、用结点法分析图示结构的内力用结点法分析图示结构的内力三、三、截面法截面法 选择截面的思路选择截面的思路:、恰恰当当地地选选择择截截面面,尽尽量量使使切切断断的的含含未未知知力力的的杆杆件件不不超
16、超过过三三根根,而且这三杆不能交于一点。而且这三杆不能交于一点。、建建立立力力矩矩平平衡衡方方程程时时恰恰当当选选择择矩矩心心(除除所所求求力力外外,其其余余未未知知力都交于一点)力都交于一点)。、建立投影平衡方程时恰当选建立投影平衡方程时恰当选择投影轴位置(除所求力外,其择投影轴位置(除所求力外,其余未知力都相互平行余未知力都相互平行)。)。例例1、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例2、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例3、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例4、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。例例5、求图中指定杆件的内力、求图中指
17、定杆件的内力。00000000000例例6、求图中指定杆件的内力。、求图中指定杆件的内力。000分析桁架的内力分析桁架的内力 35 组合结构组合结构结结构构中中既既有有二二力力杆杆,又又有有梁梁式式杆杆(除除二二力力杆杆以以外外的的杆杆都都是是梁梁式式杆杆)由由二二者者组组合合起起来来而成的结构(如屋架,悬索桥,工作便桥)而成的结构(如屋架,悬索桥,工作便桥)方方法法:基基本本方方法法是是截截面面法法。先先求求出出二二力力杆杆的的内力,再求梁式杆的内力。内力,再求梁式杆的内力。注注意意:在在使使用用截截面面法法,如如果果切切断断的的杆杆全全是是二二 力力杆杆,则则讨讨论论桁桁架架时时所所有有计
18、计算算方方法法和和结结论论 都适用,如果切断的杆件有梁式杆时,则不都适用,如果切断的杆件有梁式杆时,则不 能使能使 用桁架的结论用桁架的结论 例例1、做图示结构的内力图、做图示结构的内力图补充习题:做图示组合结构的内力图补充习题:做图示组合结构的内力图6三铰拱三铰拱一、拱式结构的特征及其应用一、拱式结构的特征及其应用、什么是拱式结构?、什么是拱式结构?、拱式结构与梁式结构的区别、拱式结构与梁式结构的区别、特点、特点:u1)1)、在在拱拱式式结结构构中中,由由于于水水平平推推力力的的存存在在,使使拱拱的的弯弯矩矩比比相相应应简简支支梁梁的的弯弯矩矩小小。因因而而用用料料节节省而自重较轻,能跨越较
19、大的空间。省而自重较轻,能跨越较大的空间。u2)2)、由由于于拱拱主主要要是是承承受受轴轴向向压压力力,故故可可充充分分利利用用抗抗拉拉性性能能弱弱而而抗抗压压性性能能强强的的材材料料,如如砖砖石石、砼砼等等,即即能能充充分分利利用用当当地地材材料料,如如砌砌石石拱拱坝坝、拱桥等。拱桥等。u 3)3)、缺缺点点是是构构造造比比较较复复杂杂,施施工工费费用用大大,由由于于推推力力的的存存在在,拱拱需需要要有有较较为为坚坚固固的的支支承承结结构。构。二、二、三铰拱的计算三铰拱的计算、支座反力的计算、支座反力的计算、内力的计算、内力的计算例例1、图示三铰拱的拱轴线方程为、图示三铰拱的拱轴线方程为 ,
20、试求支座反力和内力。试求支座反力和内力。解:解:1、求支座反力、求支座反力 2、求内力、求内力图示三铰拱的拱轴线方程为图示三铰拱的拱轴线方程为,试求支座反力和试求支座反力和K截面的内力。截面的内力。结构力学结构力学结构力学结构力学3-7静定结构总论静定结构总论1、静定结构内力分析方法总结、静定结构内力分析方法总结 (1)单根静定梁的内力分析)单根静定梁的内力分析用截面法求任一截面的内力用截面法求任一截面的内力。简支梁受典型荷载作用的内力图。简支梁受典型荷载作用的内力图。荷载与内力图的关系。荷载与内力图的关系。用叠加原理画内力图。用叠加原理画内力图。(2)静定多跨梁的内力分析)静定多跨梁的内力分
21、析对其几何组成进行分析,找到各部分之间的主对其几何组成进行分析,找到各部分之间的主从关系,即层次图从关系,即层次图(3)静定平面刚架的内力分析)静定平面刚架的内力分析简单刚架、三铰刚架、复杂刚架简单刚架、三铰刚架、复杂刚架(4)桁架的内力分析)桁架的内力分析零杆的判断、结点法、截面法零杆的判断、结点法、截面法(5)组合结构的内力分析)组合结构的内力分析(6)三铰拱的内力分析)三铰拱的内力分析2、静定结构的一般性质、静定结构的一般性质温温度度改改变变、支支座座移移动动和和制制造造误误差差等等因因素素在在静定结构中不引起内力。静定结构中不引起内力。3、各种、各种结构型结构型式的受力特点式的受力特点
22、3-8刚体体系的虚功原理刚体体系的虚功原理一、虚功原理一、虚功原理u1、实功:荷载在自己所引起的位移上所、实功:荷载在自己所引起的位移上所作的功。作的功。u2、虚功:荷载在其它因素所引起的位移、虚功:荷载在其它因素所引起的位移上所作的功。上所作的功。u3、虚功原理:、虚功原理:设体系上作用任意的平衡设体系上作用任意的平衡力系,又设体系发生符合约束条件的无限小的力系,又设体系发生符合约束条件的无限小的刚体位移,则主动力在位移上所作的虚功恒等刚体位移,则主动力在位移上所作的虚功恒等于零。于零。二、应用虚功原理求静定结构的未知力二、应用虚功原理求静定结构的未知力单位位移法:单位位移法:去掉与所求未知
23、力相应的约去掉与所求未知力相应的约束,代之以相应的束,代之以相应的约束反力,再沿着所求力的约束反力,再沿着所求力的方向发生单位位移,最后用虚功原理求解。方向发生单位位移,最后用虚功原理求解。第四章第四章 影响线影响线 41移动荷载和影响线的概念移动荷载和影响线的概念一、移动荷载一、移动荷载荷载的大小、方向不变,作用点不断发生变化。荷载的大小、方向不变,作用点不断发生变化。二、影响线的概念二、影响线的概念u基线:基线:荷载移动的位置。荷载移动的位置。u纵标:纵标:荷载移动到某一位置时,某一截面某一荷载移动到某一位置时,某一截面某一量值的大小。量值的大小。在单位移动荷载作用下,某个截面某个在单位移
24、动荷载作用下,某个截面某个量值的量值的变化规律的图形,称为该截面该变化规律的图形,称为该截面该 量值的影响线。量值的影响线。42 静力法作影响线静力法作影响线 静静力力法法:以以荷荷载载的的作作用用位位置置x为为变变量量,通通过过平平衡衡方方程程确确定定某某量量值值的的影影响响函函数数,作作出出影影响线。响线。一、单跨静定梁的反力影响线一、单跨静定梁的反力影响线 二、弯矩影响线、剪力影响线二、弯矩影响线、剪力影响线作作的影响线的影响线在在AC上移动,作上移动,作的影响线。(的影响线。(以以内侧受拉为正)内侧受拉为正)用静力法做图示结构用静力法做图示结构的影响线的影响线43结点荷载作用下的影响线
25、结点荷载作用下的影响线1、考虑、考虑FP=1移动到各结点处的情况移动到各结点处的情况2、考虑、考虑FP=1移动到结点间的情况移动到结点间的情况 作法:作法:1、首先作出单位移动荷载直接作用在主梁首先作出单位移动荷载直接作用在主梁上的某一截面某一量值的影响线;上的某一截面某一量值的影响线;2、找到各结点所对应的纵标的顶点,再直找到各结点所对应的纵标的顶点,再直线连接。线连接。作作的影响线的影响线45 机动法作影响线机动法作影响线根据虚功原理根据虚功原理机动法作影响线:机动法作影响线:1、作某个截面某个量值的影作某个截面某个量值的影响线,首先去掉与之相应的约响线,首先去掉与之相应的约束,代之以相应
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 结构 力学 教程
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。