《高等結(jié)構(gòu)力學(xué)》課件

《高等結(jié)構(gòu)力學(xué)》ppt課件目錄contents引言結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)彈性力學(xué)塑性力學(xué)振動與波動有限元法CHAPTER01引言課程簡介課程名稱：《高等結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程性質(zhì)：專業(yè)核心課程適用對象：土木工程、機械工程、航空航天等專業(yè)本科生及研究生學(xué)分：3學(xué)分課程目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計能力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力掌握高等結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理和計算方法提高學(xué)生解決實際工程問題的能力CHAPTER02結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)由構(gòu)件（如梁、柱、板等）通過節(jié)點（如鉸、剛節(jié)點等）連接而成的體系。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)分類研究結(jié)構(gòu)在各種外力作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的學(xué)科。靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)，線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)等。030201結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念靜力學(xué)基礎(chǔ)010203靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析方法。靜定結(jié)構(gòu)的位移計算和剛度校核。靜力平衡條件：合力為零，合力矩為零。動力學(xué)基本概念：振動、波動等。單自由度系統(tǒng)的振動分析：自由振動、受迫振動、共振等。多自由度系統(tǒng)的振動分析：模態(tài)分析、響應(yīng)分析等。動力學(xué)基礎(chǔ)CHAPTER03彈性力學(xué)03彈性模量描述材料抵抗形變能力的物理量，不同材料的彈性模量不同。01彈性體定義彈性體是指在外力作用下發(fā)生形變，外力消失后能恢復(fù)原狀的物體。02應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力是指單位面積上所承受的內(nèi)力，應(yīng)變則描述了物體形狀的改變程度。彈性力學(xué)的基本概念123描述了物體內(nèi)部應(yīng)力平衡的狀態(tài)。平衡方程描述了物體形變后各點的位移與應(yīng)變的關(guān)系。幾何方程描述了應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，依賴于材料的彈性模量。本構(gòu)方程彈性力學(xué)的基本方程材料科學(xué)研究材料的力學(xué)性能，如強度、韌性、疲勞壽命等，為新材料的研發(fā)提供理論支持。生物醫(yī)學(xué)工程在人體骨骼、牙齒、器官等生物結(jié)構(gòu)的研究中，利用彈性力學(xué)模擬生物組織的力學(xué)行為。地質(zhì)工程在巖土工程中，利用彈性力學(xué)分析地層的應(yīng)力分布、位移變化及預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑、機械、航空航天等領(lǐng)域，利用彈性力學(xué)分析結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性及優(yōu)化設(shè)計。彈性力學(xué)的應(yīng)用CHAPTER04塑性力學(xué)研究材料在塑性狀態(tài)下應(yīng)力和應(yīng)變行為的力學(xué)分支。塑性力學(xué)材料在應(yīng)力超過屈服點后發(fā)生的不可逆變形。塑性變形描述材料在某一給定應(yīng)力狀態(tài)下是否進入塑性變形的準(zhǔn)則。屈服準(zhǔn)則描述塑性變形過程中應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的基本法則。流動法則塑性力學(xué)的基本概念屈服條件描述材料屈服時的應(yīng)力狀態(tài)。流動方程描述塑性變形過程中應(yīng)力和應(yīng)變的變化關(guān)系。本構(gòu)方程描述材料在塑性變形過程中的應(yīng)力-應(yīng)變行為。增量理論根據(jù)不同的本構(gòu)方程，推導(dǎo)出的塑性力學(xué)基本方程的多種形式。塑性力學(xué)的基本方程利用塑性力學(xué)原理研究金屬成型過程中的應(yīng)力、應(yīng)變和缺陷控制。金屬成型研究巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破裂、失穩(wěn)和變形行為。巖石力學(xué)分析復(fù)合材料的層間應(yīng)力和應(yīng)變行為，優(yōu)化復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計。復(fù)合材料研究生物組織的彈性和塑性行為，為生物醫(yī)學(xué)工程提供理論基礎(chǔ)。生物力學(xué)塑性力學(xué)的應(yīng)用CHAPTER05振動與波動物體在平衡位置附近做周期性往復(fù)運動的現(xiàn)象。振動能量在介質(zhì)中傳播的形式，表現(xiàn)為介質(zhì)中各點的振動狀態(tài)隨時間變化。波動振動是波動產(chǎn)生的原因，波動是振動傳播的結(jié)果。振動與波動的關(guān)系振動與波動的基本概念振動方程描述物體在某一時刻的位移、速度和加速度的數(shù)學(xué)表達式。振動與波動方程的建立基于牛頓第二定律、胡克定律等基本物理原理。波動方程描述波動在介質(zhì)中傳播的速度、位移和時間的數(shù)學(xué)表達式。振動與波動的基本方程振動隔離與減震利用隔振器和減震器減小或隔離振動的傳遞。波動傳播規(guī)律的應(yīng)用利用波動傳播規(guī)律進行無損檢測、地震勘探等應(yīng)用。振動控制通過主動或被動控制技術(shù)減小或消除有害振動。振動與波動的應(yīng)用CHAPTER06有限元法有限元法的基本概念有限元法是一種數(shù)值分析方法，通過將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)離散化為有限個小的單元，利用數(shù)學(xué)近似方法對每個單元進行分析，進而得到整個系統(tǒng)的近似解。02有限元法廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域，如結(jié)構(gòu)分析、流體動力學(xué)、電磁場等領(lǐng)域。03有限元法的基本思想是將連續(xù)的求解域離散為有限個小的子域（即“有限元”），每個子域上應(yīng)用基本的數(shù)學(xué)近似方法進行求解。01將連續(xù)的求解域離散為有限個小的子域，每個子域稱為一個“有限元”。離散化單元分析整體分析求解方程組對每個有限元進行數(shù)學(xué)近似，建立其上的近似函數(shù)，并推導(dǎo)其上的離散方程。將所有有限元的離散方程組合起來，形成整個系統(tǒng)的離散方程組。對方程組進行求解，得到整個系統(tǒng)的近似解。有限元法的基本步驟橋梁結(jié)構(gòu)分析利用有限元法對橋梁結(jié)構(gòu)進行分析，可以預(yù)測其在不同載荷下的變形和應(yīng)力分布情況。飛機結(jié)構(gòu)分析飛機結(jié)構(gòu)的分析和優(yōu)化中廣泛應(yīng)用有限元法，