《结构力学第2章》课件

《结构力学第2章》ppt课件结构力学的基本概念静力学基础结构分析弹性力学基础结构稳定性分析01结构力学的基本概念结构力学是研究结构在外力作用下的响应和行为的学科。它涉及到结构在各种外力（如重力、风载、地震等）作用下的变形、应力、应变和稳定性等问题。结构力学主要关注的是结构的内在规律和性能，以及如何通过设计来优化结构的性能。结构力学的定义结构力学的重要性结构力学是土木工程、机械工程、航空航天工程等学科的重要基础，是设计和分析各种工程结构的必备知识。在实际工程中，结构的安全性和稳定性至关重要，结构力学提供了理解和解决这些问题的基础理论和方法。基本假设01结构力学通常基于一些基本假设，如连续性、均匀性、各向同性等，以便简化复杂的实际结构为理论模型。限制条件02在应用结构力学时，需要考虑结构的限制条件，如承载能力、稳定性、疲劳寿命等。这些限制条件决定了结构在不同外力作用下的行为和性能。近似性和局限性03由于实际结构的复杂性和不确定性，结构力学模型往往需要进行简化，这可能导致结果的近似性和局限性。因此，在实际应用中，需要考虑模型的适用范围和局限性。结构力学的基本假设和限制条件02静力学基础作用在一点上的力，例如绳索拉力。集中力作用在一定线段或面积上的力，例如梁上的均布载荷。分布力力的分类与表示垂直力与水平面垂直的力，例如重力。水平力与水平面平行的力，例如摩擦力。力的分类与表示使物体产生拉伸变形的力，例如弹簧的拉力。使物体产生压缩变形的力，例如柱子的压力。力的分类与表示压缩力拉伸力物体处于静止或匀速直线运动状态时，称为力的平衡状态。力的平衡状态定义合力为零，即$F_{合}=0$。平衡条件根据平衡条件，可以建立三个平衡方程，分别表示三个方向的力平衡。平衡方程力的平衡状态03力的平行四边形法则两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的方向和大小。01二力平衡定理一个物体在两个大小相等、方向相反且作用在同一直线上的力作用下处于平衡状态。02三力平衡定理一个物体在三个非共线力作用下处于平衡状态时，这三个力必为共点力。静力学的基本定理03结构分析VS结构由若干个基本杆件（如梁、柱、板等）组成，通过节点连接形成整体。结构的分类根据结构的形式和用途，可以分为静定结构和超静定结构、平面结构和空间结构等。结构的组成结构的组成与分类通过分析结构的受力平衡条件，确定各杆件的内力和支座反力。平衡法位移法能量法通过分析结构的位移条件，确定各杆件的变形和内力。利用结构的能量关系，通过分析结构的应变能和动能，确定各杆件的变形和内力。030201结构分析的方法简化方法将复杂的结构简化为简单的几何形状，如将圆弧简化为直线段，将曲线简化为折线段等。等效原则简化后的结构应与原结构在受力性能上保持一致，即等效。等效原则是结构力学中重要的基本原则之一。结构的简化与等效04弹性力学基础假设物体内部无空隙，各点之间连续不断。连续性假设假设物体由同一种材料组成，且材料性质在各处均匀一致。均匀性假设假设物体在各个方向上具有相同的物理性质。各向同性假设假设物体变形微小，可以忽略不计。小变形假设弹性力学的基本假设几何方程描述物体在变形过程中形状和尺寸的变化。物理方程描述物体在变形过程中应力和应变之间的关系。平衡方程描述物体在力作用下的平衡状态。弹性力学的基本方程123描述应力和应变之间的关系，即应力与应变成正比。胡克定律描述材料抵抗变形的能力，即材料的刚度。弹性模量描述力的局部效应，即力的分布只影响其附近的区域。圣维南原理弹性力学的基本定理05结构稳定性分析结构稳定性是指在受到外部作用时，结构保持其原有平衡状态的能力。结构稳定性定义根据失稳形式，结构稳定性可分为极值点失稳和分支点失稳两类。结构稳定性分类结构稳定性的定义与分类静力分析法通过计算结构的临界荷载来判断其稳定性，适用于确定结构的承载能力。动力分析法通过分析结构的振动特性来判断其稳定性，适用于确定结构的动态稳定性。有限元分析法利用有限元软件对结构进行离散化分析，可模拟结构的各种复杂行为，适用于复杂结构的稳定性分析。结构稳定性分析的方法结构的几何形状对其稳定性有重要影响，如细长结构的抗弯能力较弱。几何形状材料的弹性模量、泊松比等物理性质对结构稳定性有影响。