结构力学 课堂笔记

1、第一章简介一、讲座内容结构力学的基本概念和基本学习方法。二、学习目标了解结构力学的基本研究对象、方法和学科内容。明确结构计算图的概念和一些简化方法，以进一步了解结构系统、节点和支撑的形式和内涵。了解载荷和结构的分类形式。在认真学习方法学习方法的基础上，对学习结构力学有了正确的理解，可以逐步形成有效的学习方法，提高学习效率和效果。三、本章清单1-1结构力学的主题内容和教学要求1-2结构的计算总结和简化要点1-3缺勤结构的分类1-4负荷的分类1-5方法学(1)学习方法(1)1-6方法学(1)学习方法(2)1-7方法学(1)学习方法(3)1-1结构力学的学科内容和教学要求1.结构在建筑和工程设施中传

2、递载荷并起到骨骼作用的部分称为工程结构，简称结构。这包括房屋的支柱系统、水力结构的闸门和水坝、道路和铁路的桥梁和隧道。结构从几何角度分为表1.1.1中所示的三个类别：表1.1.1结构的分类分类名称特征是构件结构由构件组成的结构，是结构力学的研究对象梁、拱、刚架、桁架薄壳结构也称为壁结构，几何特征比长度或宽度小得多房屋的地板和外壳屋顶物理结构长度、宽度、厚度三种尺度的大小相似水工结构的重力坝2.结构力学的研究内容和方法结构力学与理论力学、材料力学、弹塑性力学有着密切的关系。理论力学侧重于物体机械运动的基本规律，而其他三种力学则侧重于结构及其元件的强度、刚度、稳定性、动力反应等。其中材料力学以单构

3、件为主要研究对象，结构力学以构件结构为主要研究对象，弹塑性力学以实体结构和壳体结构为主要研究对象。学好理论力学和材料力学是结构力学学习的基础和前提。结构力学的任务是根据力学原理，在外力和其他外部因素的作用下，研究结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动态反应，以及结构的几何构成规律。包括三个方面：(1)讨论了结构的构成规律，合理的形式和结构计算略图的合理选择。(2)讨论结构的内力和变形计算方法，检查结构的强度和刚度。(3)讨论了动态载荷下结构的稳定性和结构响应。结构力学问题的研究方法包括理论分析、实验研究和数值计算，本课程中只进行理论分析和数值计算。结构力学有很多计算方法，但必须考虑以下

4、三个方面的条件：(1)力系统的平衡条件或运动条件。(2)变形的几何连续条件。(3)应力和变形之间的物理条件(建构方程式)。使用上述三个方面进行计算，也称为平衡-几何解决方案。使用虚拟工作和能源表单表达时，称为“虚拟工作-能源”解决方案。随着计算机的进一步发展和应用，结构力学的计算逐渐被过去的手计算代替了计算机，这个过程的特点是将结构力学求解器集成到网络中，主要使用解释器进行计算和绘制。3.课程教学中的能力培养(1)分析能力选择结构计算图的功能：分析实际结构以确定相应的计算图。力平衡分析和变形几何分析功能：对结构的力状态进行平衡分析，对结构的变形和位移状态进行几何分析。这两方面的分析能力是结构分

5、析的两种观察者技术，在反复使用的过程中，要互相融通，逐步改善，努力达到正确、熟练、灵活使用的水平。选择计算方法的功能：要了解结构力学中各种计算方法的特性，请根据特定问题选择适当计算方法的能力。(2)计算能力具有计算各种结构或确定计算阶段的功能。有定量检查计算结果或定性判断计算结果的能力。开始有应用计算机计算的能力。问题练习是学习结构力学的重要环节。不做一定量的练习题，很难培养对基本概念和方法的深入理解和掌握，更好的计算能力。(3)自学能力自学有两个方面，消化已经学过的知识，吸收新的知识。1-2结构计算图和简化点实际结构往往非常复杂，在进行机械计算之前必须进行简化，并使用简单的形状代替实际结构。

6、此图形称为结构的计算图。一、简化原则(1)从实际出发的计算图应反映实际结构的主要性能。(2)区分主次，省略详细信息计算概述。二、简化的要点1.简化体系结构一般结构是空间结构。但是，如果位于一个平面内的空间结构的杆结构在该平面上受到荷载，则可以将空间结构分解为多个平面结构进行计算。本课程主要介绍平面结构计算。当然，也有不简化为平面结构的明显空间特征的结构。2.简化缺勤在计算图中，结构的构件始终替换为其垂直轴。3.简化缺勤之间的连接结构中构件相互连接的部分称为节点，节点通常简化为铰链或固定节点。铰接点表示连接在一起的构件无法在连接处相对移动，但可以相对旋转。也就是说，可以传递力，但不能传递力矩。刚

7、性节点不能相对于连接点移动连接在一起的构件，不能相对旋转，同时传递力和力矩。4.简化结构和基础之间的连接结构和基础的连接区域简化为支撑。按力特征通常简化为：(1)滚子轴承：仅约束垂直位移以允许水平移动和旋转。提供垂直反作用力。在计算图表中显示为分支条。(2)铰链支撑：约束垂直和水平位移，仅允许旋转。提供两种反作用力。在计算图表中显示为两个相交的条形。(3)方向支撑：仅允许沿一个方向平行滑动。提供反力矩和反作用力。在计算图表中显示为两个平行条。(4)固定轴承：所有位移均受约束。提供两个反作用力和一个反力矩。5.材料性质的简化土木、水利工程的结构所用的建筑材料通常是钢、混凝土、砖、石头、木材等。结

8、构计算通常假设构成各种元件的材料为连续、均匀、各向同性、完全弹性或弹性塑胶，以便于简化。上述假设在一定应力范围内符合金属材料的实际情况。混凝土、钢筋混凝土、砖、石头等材质都有一定的近似值。对于木材，其顺纹和横纹方向的物理特性不同，应用这些假设时要注意。6.简化负载作用于实际结构的载荷形式更多，简化更复杂，但是根据其分布，可以大致简化为两类：集中载荷和分布载荷。1-3缺勤结构分类结构的分类是实际计算楼层平面的分类。1.博梁通常是直线为直线的曲线构件，可以是单个跨度或多个跨度(图1-1a、b)。图1-1a图1-1b2.拱门拱是受垂直力作用的杆轴为曲线，产生水平反作用力的结构(图1-2a，b)。3.

9、桁架桁架由多个直杆组成，所有节点都是转枢节点(图1-3)。图1-3图1-44.刚性框架固定框架通常由固定节点直线条组成(图1-4)。5.组合结构组合结构是桁架与梁或固定框架的组合结构(图1-5)。图1-51-4负荷的分类第一，在很长一段时间里荷载可分为恒荷载和活荷载。均布载荷是长期作用和结构上的恒定载荷，如结构的自重、结构上安装的设备的重量等，此载荷的大小、方向和作用位置保持不变。活荷载是建筑在构造和使用过程中可能具有的可变荷载，例如起重机荷载、结构上的群组、风、雪等。第二，根据载荷的范围负载可分为集中负载和分布负载。载荷的作用面积相对于总面积较小，作用于该面积的载荷可以简化为集中载荷。分布影

10、响固定面积或长度的荷载可以简化为分布荷载，例如风、雪、自重等。三、根据载荷作用特性负载可分为静态负载和动态负载。静态负载的数目、方向和位置不会随时间变更，或变更得非常慢，因此不会对结构产生显着的加速度，从而可以忽略惯性力的影响。动力负载是随时间快速变更或在短时间内突然作用或消失的负载，会使结构产生显着的加速度。车辆荷载、风荷载和地震荷载通常简化为设计中的静态荷载，但在特殊情况下，按动态荷载考虑。四、根据载荷位置的变化负载可以分为固定负载和移动负载。固定在作用中位置的固定负载是固定负载。风、雪、救援自重等。结构上可以自由移动的载荷称为移动载荷。吊车梁的起重机和公路桥梁的汽车荷载是移动荷载。载荷确

11、定往往更复杂，它总结了设计经验和设计时要应用的科学研究结果。但是在很多情况下，设计师必须深入现场，结合实际情况进行调查研究，才能合理确定载荷。1-5方法学(1)学习方法(1)学习要注意方法，要学，要多学。以下是结构力学教学和研究过程中产生的一些想法，主要从加、减、问、用、创新五个方面进行讨论。第一，我会加1.勤奋积累知识的摄取和积累是能力培养的基础和研究创新的基础。那要学。非学问没有才能，非野心没有学问。腋窝，赤土山要有野心。2.融通要把知识联系在一起，互相沟通，左右联系，前后呼应，融会贯通。在数学语言和机器语言之间翻译：将抽象的数学公式翻译成具体生动的物理概念。把直观的力学想法翻译成严格的数

12、学程序。3.用心梳理知识积累要仔细梳理，使其成为理化、脉络分明、主体遗迹、观念丰富的知识网。4.扎根把别人书里的知识变成自己的，把自己变成自己的那种知识才是坚实的，根深蒂固的。将新学的知识融入自己已经有的知识结构中，以“旧”为“新”的基础，使“新”扎根于“旧”中成长。第二，我会减去1.一般化的能力一章的内容用三句话概括，对一个科目把握其主要脉络，写作者强调其特点，龙华引人注目。2.简化的能力盲目简化。第一次和第二次，随便剪。合理简化第一次和第二次区分、修剪。选择结构计算图是结构力学的基本技术。不简单估计或定性判断是很危险的。3.统帅的控制能力要学习积累的知识，形成知识体系，必须培养大纲和统帅整

13、体能力，达到降级、灵活控制的目的。4.抛弃神的能力在机器学习和科学研究中，要培养抛弃表象之神的能力：从个别到一般：摒弃千差万别的个性和特殊性，取而代之的是其中的共性和普遍性。具体抽象的东西：抛弃不同问题的具体性，提炼为一般原则的抽象性。从现象到规律：抛弃现象的表面形态，洞察深层本质和内在规律。从旧思想到创新：冲破旧观念的藩篱，显示新的差异，开辟新的道路，开拓新的道路和新的领域。1-6方法学(1)学习方法(2)第三，我问你1.多问智慧要多学习，多打几个问号。“？”钥匙，打开心扉的钥匙，打开科学迷宫的钥匙。2.我得问在学习中不提问题是学习中最大的问题。发现问题是好事，掌握隐藏的问题是学习深化的表现

14、。3.要追究重要的问题不能抓住不放，要把竹笋层层剥开，紧追不舍，解决隐藏的核心问题，才能达到“柳树荫下”的境界。4.你必须问自己第四，将使用学习，熟悉时间。学习=学习。什么是“学习”，一般把“学习”理解为复习。更准确地说，应该使用“学习”，通过实践来理解。“使用”是“学习”的继续、深化和测试。“使用”比“学习”有更丰富的意义。多面性：将知识应用于解决各种问题，使单面知识成为多面性知识。全面性：处理问题时，要综合运用多种方法和知识。按领域分类的地球科学，综合而可取地使用。反射性：积极学习，消极使用。计算是由水果，检验过程中水果的原因完成的。跳跃：规则地球科学，使用跳跃。灵活性：巧妙的使用。坚固：

15、反复使用的知识很坚固，很长时间都不能忘记。理解力：学习能获得言语的知识，应用能体验言语无法表达的理解力。考性：学过的知识是真的，是反文，还是不懂，考几门就分了。对伴随工程计算的部分学科的情况，还要对“练习题”和“检查”两个具体问题进行一些讨论。1.练习题问题练习是学习工程计算学科的重要组成部分。如果不做一定量的练习题，就很难对基本概念和方法有深入的理解或培养更好的计算能力。解决问题也要避免各种实名。例如：不读书，不复习，埋头于问题是一种盲目。要以理解为基础解决问题，制造问题，巩固理解，加深理解。追求快速而不寻求深刻的理解是另一种盲目。也就是说，只面临数字，不自行检查判断的盲目。不改正错误的问题

16、，不能从中吸取教训，是另一个盲目。2.检查计算结果要经过检查。“检查”在“计算”中是适当的意思。未检查的账单是未完成的账单。犯错误是不可避免的。判断，认识错误，改正错误很重要。判断是确认计算结果的真实性和合理性。抓错就是分析错误的根源，指出错误在哪里。改正错误是提出纠正对策，得到正确的答案。改正错误不容易，但发现和判断错误更难。判断和检查可以分为微观学校、粗略计算和定性三个层次。其他法律学校：精细学校说详细的定量检查，不重新计算，提倡用其他方法记帐。粗略估计：粗略估计是指用简单的算法估算计算结果，确定合理的范围。粗糙的是分清主次，大小便，不耽误大事。选取简化计算模型、忽略公式中的次要项目、检查

17、一般特殊情况、考虑问题的限制等。定性判断：定性判断不是定量计算，而是根据基本概念判断结果的合理性。动力学中常用的范例包括：使用尺寸分析验证列出的表达式是否无效。根据物理概念，看答案的供求和符号是否正确。根据误差理论估计误差的范围。根据相互定理验证计算结果是否合理。根据上下定理验证计算结果是否分离。确定结果是否在渐进方法和迭代方法中收敛。对称结构计算，检验结果的对称。如果参数发生变更，请确保产生的变更是合理的。近似算法确定结果是否安全，使用不同的标准：“前者宽，后者严”。可以不细致地断章取义，审判可以像神一样快，也可以准确。这是首席技术人员应具备的见闻技术，也是每个技术人员和审者应及早学习的本领。这种技能源于扎实的理论和经验积累。随着计算机引入结构力学，我们进行大规模计算和分析大型结构的能力变大了。但是计算机并没有排斥动力学理论，而是要求我们更深入地观察力学理论。1-7方法学