《結(jié)構(gòu)力學(xué)期末復(fù)習(xí)》課件

《結(jié)構(gòu)力學(xué)期末復(fù)習(xí)》本課件旨在幫助學(xué)生有效復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程內(nèi)容，鞏固知識(shí)點(diǎn)，提高解題能力，為期末考試做好充分準(zhǔn)備。課程導(dǎo)引11.課程目標(biāo)深入理解結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理，掌握分析方法。22.課程內(nèi)容涵蓋軸力、彎矩、剪力、扭矩等內(nèi)容。33.課程安排理論講解、案例分析、課后練習(xí)相結(jié)合。44.學(xué)習(xí)方法積極參與課堂互動(dòng)，認(rèn)真完成作業(yè)，勤于思考。緒論本課程為結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)課程，是學(xué)習(xí)土木工程專業(yè)后續(xù)課程，如鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、橋梁工程等的重要基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論知識(shí)，并能運(yùn)用這些知識(shí)解決簡(jiǎn)單的工程實(shí)際問題。軸向受力構(gòu)件定義承受軸向拉力或壓力的構(gòu)件。例如：鋼筋混凝土柱、懸索橋的拉索。受力特點(diǎn)外力作用在構(gòu)件的軸線上，且力的方向與構(gòu)件的軸線一致。應(yīng)力分析主要研究構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律，以及強(qiáng)度、穩(wěn)定性等問題。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種建筑、橋梁、機(jī)械、船舶等工程領(lǐng)域。軸向受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)確定材料根據(jù)構(gòu)件的載荷、工作環(huán)境、成本等因素選擇合適的材料，如鋼材、木材、混凝土等。確定截面尺寸根據(jù)構(gòu)件的載荷、材料強(qiáng)度等因素確定構(gòu)件的截面尺寸，確保構(gòu)件能夠承受設(shè)計(jì)載荷。計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性根據(jù)構(gòu)件的幾何尺寸、材料性質(zhì)、邊界條件等因素計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性，確保構(gòu)件不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。檢查構(gòu)件的強(qiáng)度根據(jù)構(gòu)件的載荷、材料強(qiáng)度、截面尺寸等因素檢查構(gòu)件的強(qiáng)度，確保構(gòu)件能夠承受設(shè)計(jì)載荷。繪制圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果繪制構(gòu)件的施工圖紙，并進(jìn)行必要的技術(shù)說(shuō)明。平面彎曲構(gòu)件定義與應(yīng)用平面彎曲構(gòu)件是指承受橫向載荷并發(fā)生彎曲變形的主要結(jié)構(gòu)形式。在橋梁、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。彎曲應(yīng)力平面彎曲構(gòu)件橫截面上會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，其大小與橫截面形狀、載荷大小和位置有關(guān)。彎曲變形彎曲變形是指構(gòu)件在橫向載荷作用下發(fā)生彎曲，其變形量與構(gòu)件的材料特性、截面形狀和載荷有關(guān)。平面彎曲構(gòu)件的應(yīng)力分析平面彎曲構(gòu)件的應(yīng)力分析是結(jié)構(gòu)力學(xué)中重要的內(nèi)容之一，它主要研究在橫向載荷作用下，構(gòu)件橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律。平面彎曲構(gòu)件的應(yīng)力分析方法主要包括：彎曲正應(yīng)力公式，彎曲剪應(yīng)力公式，以及組合應(yīng)力分析。平面彎曲構(gòu)件的設(shè)計(jì)1確定材料根據(jù)構(gòu)件的受力情況和使用環(huán)境，選擇合適的材料，如鋼材、鋁合金、木材等。2確定截面形狀根據(jù)構(gòu)件的受力情況和使用要求，確定截面的形狀，如矩形、圓形、T形等。3計(jì)算截面尺寸根據(jù)材料強(qiáng)度、彎矩、剪力等因素，計(jì)算截面的尺寸，以滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。平面彎曲構(gòu)件的變形計(jì)算1彎曲變形橫截面形狀變化2撓度梁的中心線垂直方向的位移3轉(zhuǎn)角梁的中心線在某點(diǎn)的切線與原軸線之間的夾角平面彎曲構(gòu)件的變形計(jì)算是結(jié)構(gòu)力學(xué)中的重要內(nèi)容，主要包括彎曲變形、撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算。通過(guò)這些計(jì)算可以分析構(gòu)件的變形情況，判斷其是否滿足強(qiáng)度和剛度要求。特殊構(gòu)件組合構(gòu)件組合構(gòu)件是指由兩種或兩種以上不同材料或不同截面形狀的構(gòu)件組合而成。例如，鋼筋混凝土梁，是由鋼筋和混凝土組合而成的。薄壁構(gòu)件薄壁構(gòu)件是指橫截面尺寸遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度的構(gòu)件，例如，薄壁梁，薄壁柱等。復(fù)雜形狀構(gòu)件復(fù)雜形狀構(gòu)件是指截面形狀較為復(fù)雜的構(gòu)件，例如，曲梁，斜梁等。特殊構(gòu)件的應(yīng)力分析構(gòu)件類型應(yīng)力分析方法注意事項(xiàng)組合梁疊加法考慮各部分材料的力學(xué)性質(zhì)差異懸臂梁積分法關(guān)注懸臂端的最大彎矩拱形結(jié)構(gòu)力矩分配法分析拱軸線的形狀對(duì)應(yīng)力的影響特殊構(gòu)件的設(shè)計(jì)特殊構(gòu)件設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)力學(xué)的重要組成部分，涉及各種復(fù)雜形狀和受力方式的構(gòu)件，例如懸臂梁、圓拱、薄壁構(gòu)件等。1材料選擇根據(jù)構(gòu)件的受力情況和工作環(huán)境，選擇合適的材料，例如鋼材、混凝土、木材等。2結(jié)構(gòu)形式根據(jù)構(gòu)件的形狀和受力方式，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，例如梁、柱、板、殼等。3截面設(shè)計(jì)根據(jù)構(gòu)件的受力情況和材料特性，設(shè)計(jì)合理的截面尺寸和形狀。4連接設(shè)計(jì)根據(jù)構(gòu)件的受力情況和連接方式，設(shè)計(jì)合理的連接結(jié)構(gòu)，例如焊接、螺栓連接等。5穩(wěn)定性分析對(duì)特殊構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定性分析，確保其在承受荷載時(shí)不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。特殊構(gòu)件設(shè)計(jì)需要綜合考慮各種因素，包括材料特性、結(jié)構(gòu)形式、截面尺寸、連接方式等，并進(jìn)行必要的穩(wěn)定性分析，以確保構(gòu)件的安全性和可靠性。靜定結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)橋梁的受力分析，主要包含了靜定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，例如梁橋、拱橋。桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)是由多個(gè)桿件組成的，例如屋架結(jié)構(gòu)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接。建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)中的梁、柱、墻等構(gòu)件，也需要進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)的分析。靜定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析靜定結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)中所有約束反力都能通過(guò)靜力平衡方程直接求解的結(jié)構(gòu)。應(yīng)力分析是指對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和分析。1平衡方程力矩平衡、力的平衡2截面法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行截?cái)啵治鼋孛嫔狭睾图袅Φ姆植?應(yīng)力公式根據(jù)材料性質(zhì)和截面形狀計(jì)算應(yīng)力靜定結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算1位移法位移法是常用的計(jì)算靜定結(jié)構(gòu)變形的方法。它將結(jié)構(gòu)的位移作為基本未知量，通過(guò)建立位移方程，求解結(jié)構(gòu)的位移。2疊加法疊加法是將結(jié)構(gòu)的荷載分解成多個(gè)簡(jiǎn)單的荷載情況，分別計(jì)算每個(gè)荷載情況下的變形，然后將這些變形疊加起來(lái)得到結(jié)構(gòu)的總變形。3能量法能量法是利用結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能和外力功的關(guān)系，計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形。它適用于各種結(jié)構(gòu)類型，但計(jì)算較為復(fù)雜。靜定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1確定荷載分析結(jié)構(gòu)所承受的各種荷載類型和大小。2選擇材料根據(jù)荷載和結(jié)構(gòu)的尺寸要求選擇合適的材料。3計(jì)算截面基于材料強(qiáng)度和荷載計(jì)算構(gòu)件的截面尺寸。4繪制圖紙根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制結(jié)構(gòu)的施工圖紙。靜定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮荷載、材料、結(jié)構(gòu)尺寸和安全因素。幾何非線性問題11.大變形構(gòu)件發(fā)生較大變形，影響結(jié)構(gòu)剛度和承載力。22.材料非線性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系非線性，影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。33.幾何邊界條件變化構(gòu)件的幾何邊界條件發(fā)生變化，影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形情況。44.接觸問題構(gòu)件之間相互接觸，產(chǎn)生接觸力，影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形情況。幾何非線性問題的分析幾何非線性問題分析方法大變形有限元法材料非線性增量法邊界條件變化迭代法幾何非線性問題需要考慮構(gòu)件的變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，分析方法包括有限元法、增量法和迭代法。這些方法可以有效地解決復(fù)雜幾何非線性問題。幾何非線性問題的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目標(biāo)確定明確項(xiàng)目需求和功能目標(biāo)2方案設(shè)計(jì)考慮幾何非線性效應(yīng)影響3結(jié)構(gòu)分析采用非線性有限元分析4優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，滿足性能指標(biāo)5設(shè)計(jì)驗(yàn)證進(jìn)行試驗(yàn)或數(shù)值模擬驗(yàn)證幾何非線性問題的設(shè)計(jì)需要考慮結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形和應(yīng)力，以及它們對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。設(shè)計(jì)流程通常包括確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。動(dòng)力學(xué)問題振動(dòng)結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)荷載作用下，會(huì)發(fā)生振動(dòng)，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。地震反應(yīng)地震是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的重要研究領(lǐng)域，需要考慮地震波傳播和結(jié)構(gòu)的相互作用。風(fēng)荷載作用風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，需要考慮風(fēng)荷載的隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力特性。動(dòng)力學(xué)問題的分析動(dòng)力學(xué)問題分析主要研究結(jié)構(gòu)在荷載作用下的運(yùn)動(dòng)特性。分析方法包括：運(yùn)動(dòng)方程求解、模態(tài)分析和時(shí)程分析等。運(yùn)動(dòng)方程求解主要用于分析結(jié)構(gòu)在特定荷載作用下的運(yùn)動(dòng)情況。模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。時(shí)程分析則用于分析結(jié)構(gòu)在隨時(shí)間變化荷載作用下的響應(yīng)。動(dòng)力學(xué)問題的設(shè)計(jì)載荷分析首先，對(duì)結(jié)構(gòu)所承受的動(dòng)態(tài)載荷進(jìn)行分析，確定載荷類型、大小和時(shí)間歷程。振動(dòng)特性分析確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，了解結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷作用下的響應(yīng)特性。抗震設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)的抗震性能要求，選擇合適的抗震措施，例如增加抗震構(gòu)件、調(diào)整結(jié)構(gòu)形式等。疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)考慮結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷作用下可能產(chǎn)生的疲勞損傷，進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析和設(shè)計(jì)。穩(wěn)定性分析保證結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷作用下能夠保持穩(wěn)定，避免發(fā)生失穩(wěn)破壞。工程實(shí)例分析本節(jié)將分析結(jié)構(gòu)力學(xué)在實(shí)際工程中的應(yīng)用案例。通過(guò)實(shí)際案例，深入理解理論知識(shí)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。例如：橋梁設(shè)計(jì)、高層建筑、隧道工程等等。并結(jié)合實(shí)際案例分析，探討如何解決工程中遇到的問題。常見錯(cuò)題剖析概念混淆牢記基本概念，區(qū)分力學(xué)概念，如應(yīng)力與應(yīng)變，內(nèi)力與外力，彎矩與剪力。公式運(yùn)用熟練掌握公式的適用范圍，并注意單位換算，避免因公式錯(cuò)誤導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。計(jì)算方法選擇合適的計(jì)算方法，合理簡(jiǎn)化模型，注意邊界條件和約束條件。分析方法掌握正確的分析方法，如平衡條件、幾何關(guān)系、材料性能等，才能準(zhǔn)確分析結(jié)構(gòu)的受力情況。復(fù)習(xí)要點(diǎn)梳理力學(xué)基本概念理解力學(xué)基本概念，如應(yīng)力、應(yīng)變、剛度、強(qiáng)度等。掌握基本公式和定理，如胡克定律、彎矩公式、剪力公式等。結(jié)構(gòu)分析方法熟練掌握靜力學(xué)、強(qiáng)度