建筑力學(xué)通用課件(完整版)

建筑力學(xué)通用課件(完整版)xx年xx月xx日目錄CATALOGUE引言靜力學(xué)基礎(chǔ)材料力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)彈性力學(xué)有限元方法01引言

建筑力學(xué)的重要性確保結(jié)構(gòu)安全建筑力學(xué)是確保建筑物安全的重要基礎(chǔ)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和計(jì)算，可以避免結(jié)構(gòu)失效和倒塌。提高建筑質(zhì)量通過(guò)精確的力學(xué)分析和設(shè)計(jì)，可以提高建筑物的質(zhì)量和耐久性，延長(zhǎng)建筑的使用壽命。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案建筑力學(xué)可以幫助設(shè)計(jì)師更好地理解結(jié)構(gòu)的性能和限制，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高建筑的功能性和經(jīng)濟(jì)性。研究物體在力作用下的平衡狀態(tài)和平衡條件，包括力的合成與分解、力矩、重心等概念。靜力學(xué)研究物體在力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括加速度、速度、動(dòng)量等概念，以及達(dá)朗貝爾原理、虛位移原理等基本原理。動(dòng)力學(xué)研究材料的力學(xué)性能和行為，包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量、泊松比等概念，以及材料的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等性能指標(biāo)。材料力學(xué)研究結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和行為，包括結(jié)構(gòu)的靜力分析、動(dòng)力分析、穩(wěn)定性分析等，以及結(jié)構(gòu)的基本組成和分類。結(jié)構(gòu)力學(xué)建筑力學(xué)的基本概念02靜力學(xué)基礎(chǔ)力是物體之間的相互作用，具有大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素。在靜力學(xué)中，通常只考慮物體間的平衡力。力的概念與性質(zhì)在圖紙上，力的大小用實(shí)線段表示，箭頭指向表示力的方向，而線的長(zhǎng)度則代表力的大小。力的表示方法力的分析當(dāng)一個(gè)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，我們稱之為平衡狀態(tài)。對(duì)于一個(gè)物體，如果它在x、y、z三個(gè)方向上均處于平衡狀態(tài)，那么這三個(gè)方向的力可以滿足平衡方程，即∑Fx=0,∑Fy=0,∑Fz=0。平衡條件平衡方程平衡狀態(tài)剛體的定義剛體是指在力的作用下，其形狀和大小均不發(fā)生變化的物體。剛體的平衡條件對(duì)于剛體，如果它在某個(gè)方向上受到的力矩為零，那么這個(gè)剛體就處于平衡狀態(tài)。即∑M=0。剛體平衡03材料力學(xué)應(yīng)力材料在單位面積上所承受的力，表示為σ，公式為σ=F/A，其中F為作用在材料上的力，A為受力面積。應(yīng)變材料在受力后產(chǎn)生的長(zhǎng)度或面積的變化與原始尺寸的比值，表示為ε，公式為ε=ΔL/L，其中ΔL為變化后的長(zhǎng)度，L為原始長(zhǎng)度。應(yīng)力與應(yīng)變材料在受到外力作用時(shí)所能承受的最大應(yīng)力值，是衡量材料抵抗破壞能力的指標(biāo)。強(qiáng)度材料在受到外力作用時(shí)所產(chǎn)生的變形量的大小，是衡量材料抵抗變形能力的指標(biāo)。剛度材料的強(qiáng)度與剛度材料的失效與安全系數(shù)失效材料在受到外力作用時(shí)發(fā)生的斷裂、屈服、塑性變形等不可逆變化。安全系數(shù)為了確保材料在正常工作條件下不發(fā)生失效，所采用的比值關(guān)系，通常為材料的極限強(qiáng)度與工作應(yīng)力之間的比值。04結(jié)構(gòu)力學(xué)框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的類型與特點(diǎn)01020304由柱和梁組成，具有較好的承載能力和靈活性。利用混凝土墻承受豎向和水平荷載，具有較高的承載力和剛度。利用拱的作用將荷載轉(zhuǎn)化為軸向壓力，適用于承受較大跨度的橋梁和大型工業(yè)廠房。利用曲面形結(jié)構(gòu)承受壓力和剪切力，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)和美觀的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析通過(guò)平衡條件求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，適用于恒定荷載作用下的結(jié)構(gòu)?？紤]結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，適用于地震、風(fēng)載等動(dòng)態(tài)荷載作用下的結(jié)構(gòu)。研究結(jié)構(gòu)在各種外力作用下保持平衡狀態(tài)的能力。根據(jù)材料的不同性質(zhì)，采用不同的方法分析結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。靜力分析動(dòng)力分析穩(wěn)定性分析彈性與塑性分析在結(jié)構(gòu)上施加荷載后，各點(diǎn)產(chǎn)生的相對(duì)位移呈線性關(guān)系。線性位移在復(fù)雜荷載作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移呈非線性關(guān)系。非線性位移研究不同部分結(jié)構(gòu)之間的變形關(guān)系，以確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。變形協(xié)調(diào)根據(jù)位移與變形的計(jì)算結(jié)果，評(píng)估結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。穩(wěn)定性與安全性評(píng)估結(jié)構(gòu)的位移與變形05動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)研究剛體的平移、旋轉(zhuǎn)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)，以及剛體上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絕對(duì)運(yùn)動(dòng)介紹相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系，以及在動(dòng)力學(xué)中的重要應(yīng)用。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)描述質(zhì)點(diǎn)在空間中的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括位移、速度和加速度等概念。質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)描述物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，與物體的質(zhì)量和速度平方成正比。動(dòng)能勢(shì)能動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)換描述物體由于位置而具有的能量，如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能等。介紹動(dòng)能與勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)換，以及在動(dòng)力學(xué)中的重要應(yīng)用。030201動(dòng)能與勢(shì)能描述物體運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，即F=ma（力等于質(zhì)量乘以加速度）。牛頓第二定律描述物體動(dòng)量的變化與力的關(guān)系，即FΔt=Δp（力在時(shí)間上的累積等于動(dòng)量的變化）。動(dòng)量定理描述物體角動(dòng)量的變化與力矩的關(guān)系，即MΔt=ΔL（力矩在時(shí)間上的累積等于角動(dòng)量的變化）。角動(dòng)量定理動(dòng)力學(xué)的基本方程06彈性力學(xué)03彈性力學(xué)的基本方程包括平衡方程、幾何方程、本構(gòu)方程等，用于描述物體的應(yīng)力、應(yīng)變和位移之間的關(guān)系。01彈性力學(xué)定義彈性力學(xué)是一門研究物體在外力作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移的學(xué)科。02彈性力學(xué)的基本假設(shè)假設(shè)物體是連續(xù)的、各向同性的、線彈性的，并且變形是微小的。彈性力學(xué)的基本原理在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要考慮結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性和安全性，彈性力學(xué)提供了相關(guān)的理論支持。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)研究地震作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，采用彈性力學(xué)的方法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，提高建筑的抗震性能?？拐鹪O(shè)計(jì)在巖土工程中，彈性力學(xué)可用于研究巖土介質(zhì)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，預(yù)測(cè)巖土工程中的變形和穩(wěn)定性問(wèn)題。巖土工程彈性力學(xué)在建筑中的應(yīng)用有限元法將物體離散化為有限個(gè)小的單元，通過(guò)求解這些單元的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，得到整體的解答。解析法通過(guò)數(shù)學(xué)解析的方法求解彈性力學(xué)問(wèn)題，得到精確的解。邊界元法將物體邊界離散化為有限個(gè)小的單元，通過(guò)求解這些單元的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，得到整體的解答。彈性力學(xué)的求解方法07有限元方法將連續(xù)的物理系統(tǒng)離散成有限個(gè)小的單元，每個(gè)單元具有簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型，便于計(jì)算。離散化近似解法平衡方程集成用近似的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示每個(gè)單元的物理量，如位移、應(yīng)力等。根據(jù)物理平衡原理，建立每個(gè)單元的平衡方程，通過(guò)求解這些方程得到每個(gè)單元的近似解。將各個(gè)單元的近似解集成整個(gè)系統(tǒng)的近似解。有限元方法的基本原理結(jié)構(gòu)分析利用有限元方法可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力、動(dòng)力、穩(wěn)定性等分析，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。地震響應(yīng)分析通過(guò)有限元方法模擬地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用，評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗震性能和安全性。施工過(guò)程模擬利用有限元方法模擬施工過(guò)程，預(yù)測(cè)施工過(guò)程中的變形、應(yīng)力分布等，優(yōu)化施工方案。有限元方法在建筑力學(xué)中的應(yīng)用編程實(shí)現(xiàn)利用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)