哈工大结构力学32学时1绪论

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一、结构力学的研究对象

结构力学是研究结构的组成原理及其在荷载作用下的内力和变形计算的科学。

结构：在构筑物中承受载荷、起骨架作用的部分。第一章绪论第2页/共43页二、结构力学的内容1、结构的组成分析2、结构的内力计算

静定和超静定结构内力的计算方法突出解决超静定内力计算——力法、位移法、有限元法。3、结构位移计算

为了加强基础、注重创新精神和工程实践能力的培养，我们在结构力学教学中强调基本概念、基本原理和基本方法的阐述。教学模式侧重于某一个工程对象5、结构稳定及极限荷载的基本概念4、矩阵位移法第3页/共43页第一章绪论三、结构力学发展史远古时代就开始制造各种器物，如弓箭、房屋、舟楫以及乐器等，这些都是简单的结构。随着社会的进步，人们对于结构设计的规律以及结构的强度和刚度逐渐有了认识，并且积累了经验，这表现在古代建筑的辉煌成就中，如埃及的金字塔，中国的万里长城、赵州安济桥、北京故宫等等。尽管在这些结构中隐含有力学的知识，但并没有形成一门学科。第4页/共43页第5页/共43页三、结构力学发展史就基本原理和方法而言，结构力学是与理论力学、材料力学同时发展起来的。所以结构力学在发展的初期是与理论力学和材料力学融合在一起的。到19世纪初，由于工业的发展，人们开始设计各种大规模的工程结构，对于这些结构的设计，要作较精确的分析和计算。因此，工程结构的分析理论和分析方法开始独立出来，到19世纪中叶，结构力学开始成为一门独立的学科。19世纪中期出现了许多结构力学的计算理论和方法。法国的纳维于1826年提出了求解静不定结构问题的一般方法。从19世纪30年代起，由于要在桥梁上通过火车，不仅需要考虑桥梁承受静载荷的问题，还必须考虑承受动载荷的问题，又由于桥梁跨度的增长。第6页/共43页三、结构力学发展史从1847年开始的数十年间，学者们应用图解法、解析法等来研究静定桁架结构的受力分析，这奠定了桁架理论的基础。1864年，英国的麦克斯韦创立单位载荷法和位移互等定理，并用单位载荷法求出桁架的位移，由此学者们终于得到了解静不定问题的方法。基本理论建立后，在解决原有结构问题的同时，还不断发展新型结构及其相应的理论。19世纪末到20世纪初，学者们对船舶结构进行了大量的力学研究，并研究了可动载荷下的梁的动力学理论以及自由振动和受迫振动方面的问题。第7页/共43页第8页/共43页三、结构力学发展史20世纪初，航空工程的发展促进了对薄壁结构和板壳的应力和变形分析，以及对稳定性问题的研究。同时桥梁和建筑开始大量使用钢筋混凝土材料，对钢架结构进行系统的研究，在1914年德国的本迪克森创立了转角位移法，用以解决刚架和连续梁等问题。后来，在20～30年代，对复杂的静不定杆系结构提出了一些简易计算方法。到了20世纪20年代，人们又提出了蜂窝夹层结构的设想。根据结构的“极限状态”这一概念，学者们得出了弹性地基上梁、板及刚架的设计计算新理论。对承受各种动载荷(特别是地震作用)的结构的力学问题，也在实验和理论方面做了许多研究工作。随着结构力学的发展，疲劳问题、断裂问题和复合材料结构问题先后进入结构力学的研究领域。20世纪中叶，电子计算机和有限元法的问世使得大型结构的复杂计算成为可能，从而将结构力学的研究和应用水平提到了一个新的高度。第9页/共43页四、结构的分类1、杆件结构：桁架、拱、梁、刚架、（组合结构）排架、悬索结构2、板壳结构3、实体、块体结构第10页/共43页平面桁架空间桁架直杆铰结体系、只受结点荷载作用杆件与荷载均在同一平面内杆件与荷载不在同一平面内第11页/共43页不等高三铰拱等高两铰拱竖向荷载下，将产生水平推力第12页/共43页第13页/共43页第14页/共43页连续梁（直线）曲梁（曲线）荷载作用下，主要承弯的结构多跨静定梁（直线）第15页/共43页刚架直杆刚结、主要承弯第16页/共43页组合结构部分桁架杆、部分梁式杆的结构梁式杆桁架杆第17页/共43页排架一种工业厂房用的特殊组合结构柱柱柱屋架屋架几何第18页/共43页第19页/共43页第20页/共43页第21页/共43页五、结构力学的计算模型

分析实际结构需利用力学知识、工程结构知识和实践经验，首先要经过科学的抽象，并根据实际受力、变形规律等主要因素，对结构进行合理的简化，这一过程称为力学建模。经简化后用于分析计算的模型称为结构的计算简图。

原则（1）尽可能符合实际；（2）尽可能简单第22页/共43页结构力学中的主要支座1、固定铰支座2、可动铰支座3、固定端支座4、定向支座第23页/共43页固定铰支座固定铰支座反力限制X、Y向位移第24页/共43页固定铰支座反力固定铰支座限制X、Y、Z向位移第25页/共43页可动铰支座可动铰支座反力限制X向位移限制Y向位移第26页/共43页固定支座固定支座反力限制X、Y向位移及转动第27页/共43页固定支座反力固定支座限制三方向位移及转动第28页/共43页定向支座定向支座反力限制X位移及转动限制Y位移及转动第29页/共43页结点的联系方式1、铰结点单铰结点复铰结点第30页/共43页3、组合结点2、刚结点单刚结点复刚结点第31页/共43页第32页/共43页第33页/共43页第34页/共43页第35页/共43页六、学习建议理论力学和材料力学基础很重要；结构力学习题很重要，一题有多种解法；结构力学看似都会，但遇具体问题却不知如何求解；结构力学各章节联系特别紧密，如果有一章不熟悉势必导致后面章节学习困难。1、加深基本概念的理解、拓展思路；2、多看例题；3、步步总结。第36页/共43页第37页/共43页第38页/共43页第39页/共43页第40页/共43页七、考核方式A．课堂测验：次数

2

比例

10%B．大作业（课程论文）：次数

1

比例

10%C．期末考试：比例

60%

（笔试）D.平时作业：比例20%第41页/共43