結(jié)構(gòu)力學(xué)下冊(cè)課件

演講人：日期：結(jié)構(gòu)力學(xué)下冊(cè)課件目錄CONTENTS結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念與原理彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)回顧靜定結(jié)構(gòu)受力分析與計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)受力分析與計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及地震響應(yīng)分析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與極限承載能力判斷01結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念與原理結(jié)構(gòu)力學(xué)的定義結(jié)構(gòu)力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)在外界因素作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生的力和變形規(guī)律，并應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的一門學(xué)科。結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象主要包括桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)、塊體結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)等工程中的常見結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學(xué)定義及研究對(duì)象結(jié)構(gòu)在受力時(shí)，各個(gè)部分的變形必須協(xié)調(diào)一致，以保證結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。變形協(xié)調(diào)原理結(jié)構(gòu)在靜止?fàn)顟B(tài)下，作用于結(jié)構(gòu)上的力必須達(dá)到平衡，這是結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。力平衡原理結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的是工程材料的力學(xué)性質(zhì)，包括彈性、塑性、強(qiáng)度、韌性等。材料的力學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理010203結(jié)構(gòu)受力分析與計(jì)算方法靜力分析方法包括力法、位移法、力矩分配法等，主要用于求解靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。動(dòng)力分析方法研究結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)，包括自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和波動(dòng)等。穩(wěn)定性分析方法研究結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性問(wèn)題中的受力狀態(tài)和計(jì)算方法，如壓桿穩(wěn)定、梁的穩(wěn)定等。有限元法一種數(shù)值分析方法，可以求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念、原理和計(jì)算方法，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題。注重理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，多做習(xí)題和案例分析，加深對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的理解和應(yīng)用。掌握靜力分析方法和有限元法，了解動(dòng)力分析和穩(wěn)定性分析的基本原理和應(yīng)用范圍。注重基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，及時(shí)復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)內(nèi)容，積極參加課堂討論和課外學(xué)習(xí)活動(dòng)。課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)方法課程目標(biāo)學(xué)習(xí)方法課程重點(diǎn)學(xué)習(xí)建議02彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)回顧彈性力學(xué)定義研究彈性體在外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等變形規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)。彈性體在外力作用下能發(fā)生彈性變形的物體。彈性變形物體在應(yīng)力作用下發(fā)生形狀或尺寸的改變，當(dāng)外力撤銷后能恢復(fù)原狀的變形。彈性極限彈性體所能承受的最大應(yīng)力值，超過(guò)此值將發(fā)生塑性變形。彈性力學(xué)基本概念彈性體在邊界上應(yīng)滿足的應(yīng)力、應(yīng)變或位移等條件。邊界條件描述彈性體邊界上應(yīng)力分布的情況。應(yīng)力邊界條件01020304描述彈性體內(nèi)應(yīng)力與外力之間的平衡關(guān)系的微分方程。平衡微分方程描述彈性體邊界上位移或變形的情況。位移邊界條件平衡微分方程與邊界條件應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系及胡克定律應(yīng)力描述彈性體內(nèi)某點(diǎn)處受力狀態(tài)的物理量，有正應(yīng)力和切應(yīng)力之分。應(yīng)變描述彈性體內(nèi)某點(diǎn)處變形程度的物理量，有正應(yīng)變和切應(yīng)變之分。胡克定律在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間成正比關(guān)系，即應(yīng)力越大，應(yīng)變也越大。彈性模量描述材料彈性性質(zhì)的物理量，是應(yīng)力與應(yīng)變的比值。半無(wú)限體受法向集中力作用利用彈性力學(xué)基本方程和邊界條件求解應(yīng)力分布和位移場(chǎng)。楔形體受力分析通過(guò)楔形體的平衡條件和應(yīng)力分布求解未知力或應(yīng)力分布。簡(jiǎn)支梁受力分析根據(jù)簡(jiǎn)支梁的受力特點(diǎn)和邊界條件求解梁的彎曲應(yīng)力和位移分布。軸對(duì)稱問(wèn)題利用軸對(duì)稱性質(zhì)將三維問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維問(wèn)題，降低求解難度。典型彈性力學(xué)問(wèn)題求解方法03靜定結(jié)構(gòu)受力分析與計(jì)算靜定梁受力平衡，無(wú)多余約束，支座反力可完全確定；內(nèi)力（彎矩、剪力）與外力成線性關(guān)系，可通過(guò)平衡方程求解。剛架由直桿和節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)具有剛性，能承受彎矩、剪力和軸力；整體穩(wěn)定性好，但節(jié)點(diǎn)處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。靜定梁與剛架的受力特點(diǎn)由多個(gè)桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成，節(jié)點(diǎn)處為鉸接；受力時(shí)，各桿件主要承受軸力，節(jié)點(diǎn)處無(wú)彎矩和剪力。桁架由不同材料或不同截面的桿件組合而成，需考慮各部件之間的相互作用；受力分析復(fù)雜，需根據(jù)具體情況進(jìn)行簡(jiǎn)化。組合結(jié)構(gòu)靜定桁架與組合結(jié)構(gòu)的受力分析三鉸拱與懸索結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)懸索結(jié)構(gòu)由柔性索條和邊緣構(gòu)件組成，索條主要承受拉力；通過(guò)索條的懸垂和張力平衡荷載，形狀隨荷載變化而調(diào)整。三鉸拱由三個(gè)鉸接點(diǎn)連接的拱形結(jié)構(gòu)，拱腳處可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；拱形結(jié)構(gòu)能將荷載轉(zhuǎn)化為軸向壓力，減少?gòu)澗睾图袅?。能量法基于能量守恒原理，通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總勢(shì)能（包括應(yīng)變能和外力勢(shì)能）來(lái)求解位移；適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)或需要精確求解的情況。單位荷載法在結(jié)構(gòu)上施加單位荷載，計(jì)算由此產(chǎn)生的位移；然后根據(jù)實(shí)際荷載進(jìn)行比例換算，得到實(shí)際位移。圖乘法利用結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力之間的圖形關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；適用于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)或位移與內(nèi)力關(guān)系明確的情況。靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算方法04超靜定結(jié)構(gòu)受力分析與計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)是指僅用靜力平衡方程不能完全確定全部支反力和內(nèi)力的結(jié)構(gòu)。超靜定結(jié)構(gòu)的定義多余約束、受力分析復(fù)雜、變形協(xié)調(diào)方程求解、溫度變化、支座移動(dòng)等會(huì)影響內(nèi)力分布。超靜定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)橋梁、高層建筑、起重機(jī)械等結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。超靜定結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用超靜定結(jié)構(gòu)概述及特點(diǎn)010203力法原理基于靜力平衡方程，通過(guò)求解多余未知力來(lái)求解超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力。位移法原理基于結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力之間的關(guān)系，通過(guò)求解節(jié)點(diǎn)位移來(lái)求解超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力。力法與位移法的優(yōu)缺點(diǎn)力法適用于求解桿件系統(tǒng)，位移法適用于求解連續(xù)系統(tǒng)；力法求解內(nèi)力直接，位移法求解內(nèi)力間接。力法與位移法的基本原理超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖繪制方法逐點(diǎn)法根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件，逐點(diǎn)求解支反力和內(nèi)力，繪制內(nèi)力圖。截面法疊加法通過(guò)選取適當(dāng)?shù)慕孛妫渺o力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件求解截面內(nèi)力，繪制內(nèi)力圖。將幾個(gè)基本結(jié)構(gòu)疊加在一起，分別求解每個(gè)基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，然后進(jìn)行疊加得到總內(nèi)力，繪制內(nèi)力圖。根據(jù)結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力之間的關(guān)系，推導(dǎo)出的位移計(jì)算公式。位移計(jì)算公式結(jié)構(gòu)在溫度變化、支座移動(dòng)等影響下，位移應(yīng)滿足變形協(xié)調(diào)條件。位移校核條件利用位移計(jì)算公式計(jì)算結(jié)構(gòu)位移，并通過(guò)校核條件驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性。位移計(jì)算與校核方法超靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算與校核05結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及地震響應(yīng)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本概念與原理動(dòng)力學(xué)基本方程描述結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)下的響應(yīng)，包括位移、速度和加速度等。阻尼阻礙結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的力，包括粘性阻尼、干摩擦阻尼等。共振現(xiàn)象當(dāng)外部激勵(lì)頻率接近結(jié)構(gòu)固有頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)振幅急劇增大的現(xiàn)象。模態(tài)分析通過(guò)求解結(jié)構(gòu)固有頻率和振型，了解結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性。自由振動(dòng)在無(wú)外部激勵(lì)下，單自由度體系按其固有頻率進(jìn)行的振動(dòng)。受迫振動(dòng)在外部激勵(lì)作用下，單自由度體系產(chǎn)生的振動(dòng)。振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算利用動(dòng)力學(xué)方程和初始條件，求解結(jié)構(gòu)在特定激勵(lì)下的響應(yīng)。阻尼對(duì)振動(dòng)的影響分析阻尼對(duì)自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)的影響，以及阻尼在減震中的應(yīng)用。單自由度體系振動(dòng)分析多自由度體系振動(dòng)分析方法多自由度體系自由度計(jì)算根據(jù)結(jié)構(gòu)約束條件，確定結(jié)構(gòu)自由度數(shù)目。振動(dòng)方程建立利用達(dá)朗貝爾原理或拉格朗日方程，建立多自由度體系振動(dòng)方程。模態(tài)分析求解多自由度體系固有頻率和振型，了解結(jié)構(gòu)整體動(dòng)態(tài)特性。振型疊加法利用模態(tài)分析結(jié)果，求解多自由度體系在復(fù)雜激勵(lì)下的響應(yīng)。地震波傳播特點(diǎn)了解地震波在地球中的傳播方式，包括縱波、橫波和面波等?？拐鹪O(shè)計(jì)原則根據(jù)地震響應(yīng)分析結(jié)果，確定合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，包括結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面尺寸等，以提高結(jié)構(gòu)抗震性能。隔震與減震技術(shù)介紹隔震支座、阻尼器等減震裝置的工作原理及應(yīng)用，以降低結(jié)構(gòu)在地震中的響應(yīng)。地震響應(yīng)分析方法包括靜力法、反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法等，用于評(píng)估結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)。地震響應(yīng)分析與抗震設(shè)計(jì)原則0102030406結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與極限承載能力判斷指結(jié)構(gòu)在承受外部載荷時(shí)，能夠保持其原有形狀和平衡狀態(tài)的能力。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性定義結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受多種因素影響，包括結(jié)構(gòu)形狀、材料性能、載荷類型與大小、支撐條件等。影響因素當(dāng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足時(shí)，會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，如屈曲、傾覆等，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或承載能力下降。失穩(wěn)現(xiàn)象結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性概念及影響因素010203通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的內(nèi)力、應(yīng)力等參數(shù)，判斷結(jié)構(gòu)是否達(dá)到承載能力極限?？紤]結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷作用下的響應(yīng)，通過(guò)數(shù)值模擬或?qū)嶒?yàn)方法確定結(jié)構(gòu)的極限承載能力。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出結(jié)構(gòu)極限承載能力的經(jīng)驗(yàn)公式，用于工程實(shí)踐?？紤]結(jié)構(gòu)材料、尺寸、制造等因素的隨機(jī)性，運(yùn)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)估結(jié)構(gòu)的極限承載能力。極限承載能力判斷方法靜力分析法動(dòng)力分析法經(jīng)驗(yàn)公式法可靠性理論法結(jié)構(gòu)失穩(wěn)類型與預(yù)防措施平衡分岔失穩(wěn)通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布局、增加約束等措施，提高結(jié)構(gòu)抗失穩(wěn)能力。02040301躍越失穩(wěn)通過(guò)改變結(jié)構(gòu)形狀或采用耗能減震裝置等措施，降低結(jié)構(gòu)躍越失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。極值點(diǎn)失穩(wěn)通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等措施，避免結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下發(fā)生破壞。預(yù)防措施總結(jié)針對(duì)不同類型的失穩(wěn)現(xiàn)象，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。工程實(shí)例分析