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《计算结构力学与应用软件》课程教学大纲 课程编号：031214 学分：2 总学时：34+34 （上机） 大纲执笔人：朱慈勉 大纲审核人：许强 一、课程性质与目的 《计算结构力学》是建筑工程专业的一门技术基础课，本课程教学目的是使 学生在结构力学的基础上掌握利用计算机进行杆件结构分析的基础理论和基本 技能，同时，也应为学习各种连续体结构的计算分析课程提供必要的基础。 二、课程基本要求 课程要求如下： 1、掌握杆件结构静力分析的矩阵位移法原理，了解结构动力、稳定性分析 的有限单元法。 2、掌握结构分析程序的设计原理与应用，掌握平面桁架、平面刚架静力分 析程序的设计与应用，了解刚架动力、稳定分析程序的设计与应用。 三、课程基本内容 （一）绪论 1、计算结构力学课程的形成、作用和地位。 2、计算结构力学的学科发展。 3、计算结构力学课程的学习内容与任务、学习方法与要求。 （二）结构静力分析的矩阵方法 1、矩阵位移法的基本概念。 2、直接刚度法的计算机处理；总刚度矩阵的计算机存贮；位移边界条件的 处理。 （三）平面桁架静力分析程序设计与应用 1、平面桁架静力分析主程序。 2、平面桁架静力分析子程序及其功能。 数据输入；形成单元刚度矩阵；生成总刚度矩阵；单刚送总刚；边界条件处 理；线性方程组求解；杆件内力计算；计算结果输出。 3、平面桁架静力分析程序的应用。 （四）平面刚架静力分析程序设计与应用 1、平面刚架静力分析主程序。 2、平面刚架静力分析子程序及其功能。 数据输入；形成单元刚度矩阵；单元刚度矩阵的坐标转换；杆件内力计算； 计算结果输出。 3、平面刚架静力分析程序的应用。 （五）结构动力分析程序设计与应用 1、结构动力分析的有限单元法。 2、用虚功原理推导单元刚度矩阵。 用结点位移表示单元的位移模式；用结点位移表示应变和应力；由虚功原理 导出梁单元的刚度矩阵。 3、用虚功原理推导等效结点荷载。 4、刚架单元的质量矩阵。 一致质量矩阵；集中质量矩阵。 5、求解自振频率的有限单元法。 6、求解特征周期的雅可比法。 7、平面刚架动力分析主程序。 8、平面刚架动力分析子程序及其功能。 数据输入；形成单元质量矩阵；形成单元刚度矩阵；生成总矩阵；广义特征 值求解；对称正定矩阵分解；上三角矩阵求逆；雅可比法求解标准特征值问题； 计算特征向量；计算结果输出。 9、平面刚架动力分析程序的应用。 （六）结构稳定性分析和程序设计与应用 1、结构稳定性分析的有限单元法。 2、单元初应力矩阵。 3、结构稳定性分析有限单元法应用。 4、平面刚架稳定性分析主程序。 5、平面刚架稳定性分析子程序及其功能。 数据输入；生成总矩阵；形成初应力矩阵；单元矩阵送总矩阵；计算结果输 出。 6、平面刚架稳定性分析程序的应用。 四、实验或上机内容 （一）桁架静力分析程序的应用。 （二）刚架静力分析程序的应用。 （三）刚架动力和稳定性分析程序的应用。 （四）课程作业：刚架静力分析程序修改和功能扩充。 五、前修课程要求 先修课程：FORTRAN 或C 语言和计算机操作；结构力学。 六、学时分配 学 时 安 排 序号 内 容 理论 实验 习题 上机 小计 课时 课时 课时 课时 1 绪论 2 2 结构静力分析的 2 3 矩阵方法 3 平面桁架静力分