土木工程力学 教学课件 ppt 作者 姬慧 何莉霞 金舜卿 主编2012-7第一章.pptVIP

第一章 绪 论 知识目标： 了解工程力学的研究对象、研究方法及研究任务 理解工程力学的力学模型 了解杆件变形的基本形式及特征 能力目标： 能描述工程力学的研究对象、研究方法及研究任务 能描述杆件四种基本变形形式 能解释结构、强度、刚度、稳定性等概念 第一章 第一节?工程力学的研究对象及其任务 第二节　工程力学的力学模型和研究方法 第二节　工程力学的力学模型和研究方法 第二节　工程力学的力学模型和研究方法 第三节　杆件变形的基本形式 第三节　杆件变形的基本形式 本 章 小 结 ： * 工程力学的研究对象及其任务 第一节 返回 下一页 上一页 工程力学的力学模型和研究方法 第二节 杆件变形的基本形式 第三节 返回 下一页 上一页 　　所谓建筑结构，是指土木工程的各类建筑物中，用以支承和传递荷载起骨架作用的部分或整体，例如桥梁、涵洞、房屋、水工结构物等，都可称为结构。 　　工程力学的研究对象就是组成建筑物的构件或构件体系。工程中构件的形状是多种多样的，根据组成结构的构件的几何特征，可将结构分为三种类型：1、杆系结构，2、薄壁结构，3、实体结构。 　　《工程力学（上）》的主要研究对象是杆和由杆件组成的杆系结构。 　　《工程力学（上）》的基本任务有两个：其一是对处于平衡状态的物体进行静力分析。其二是研究构件的强度、刚度和稳定性，使工程结构和构件在受力作用下能安全正常工作。 　　强度是指构件抵抗破坏的能力。 　　刚度是指构件抵抗变形的能力。 　　稳定性是指结构或构件的保持原有形状的平衡状态的能力。 《工程力学（上）》为设计构件提供有关的理论方法和试验技术，合理确定构件的材料和形状尺寸，使构件达到既安全又经济美观的要求。 返回 下一页 上一页 一、工程力学的力学模型　　 　　自然界与各种工程实际中涉及的物体(构件或结构)有时是很复杂的，如果完全按照物体的实际情况来进行分析和计算，一方面使所研究的问题变得非常复杂，同时也不可能真正做到；另一方面从工程上的精度要求来看，也不必要。因此，工程力学在研究具体问题时，必须忽略一些次要的因素，对结构或构件进行合理的简化，抽象出理想化的力学模型。 　　根据研究问题的不同特性，在工程力学中一般将所研究的物体抽象为两种计算模型：刚体模型和理想变形固体模型。 　　1．刚体 在外力作用下大小和形状保持不变的物体称为刚体。 　　工程力学在研究物体的受力分析、力系的简化、力系的平衡问题，以及后面计算结构的支座反力时，都将研究对象视为刚体。 　　2．变形固体及其基本假设 　　由发生变形的固体材料组成的物体称为变形固体。 返回 下一页 上一页 　　在工程力学中为研究方便，需要将“变形固体”抽象化为理想化的模型，通常对“变形固体”做如下基本假设： 　　（1）均匀连续性假设：即认为变形固体在其整个体积内都毫无空隙地充满了物质，并且各部分的材料性质完全相同。 　　（2）各向同性假设：即认为无论从物体的任何部位取出任一部分，不计其体积大小如何，其在各个方向上的力学性能都是完全一样的。 　　3．结构计算简图 　　在对实际的工程结构进行分析之前，必须按照保留主要因素，略去次要因素，使其既能反映实际结构主要的受力和变形特征，又便于计算的原则，对其加以简化，这种经过简化了的结构图形称为结构的计算简图。 　　工程实际中力学问题的分析和计算都是在理想模型和计算简图上进行的。 返回 下一页 上一页 　　二、工程力学的研究方法 　　传统的力学研究方法有两种，即理论分析和试验分析。 　　工程力学的研究方法，简要地说，就是从实践(观察、试验)出发，作出合理的假设，经过抽象化和归纳，建立概念和公理，用数学演绎的方法推导出定理、结论、广泛应用于工程实际的计算法则和公式，再回到实践中去，用于解决实际问题并检验理论的正确性。 图1-2 返回 下一页 上一页 　　一、杆件 　　杆件的几何特征是其长度方向的尺寸远大于横截面的宽度和厚度尺寸（5倍以上）。 　　根据杆件的轴线通常将杆件分为直杆、曲杆和折杆，如图1-2（a）、（b）、（c）所示。 　　根据杆件的横截面通常将杆件分为等截面杆和变截面杆。 图1-4 返回 下一页 上一页 　　3. 扭转 ：在一对大小相等、转向相反，作用平面与杆轴线垂直的力偶作用下，杆件任意两横截面将发生相对转动。如图1-4（d）。 　　4. 平面弯曲 ：在一对大小相等、转向相反，位于杆件 的纵向对称平面内的力偶作用下或受垂直于杆轴线的横向力作用时，杆的轴线由直线弯曲成曲线。如图1-4（e）。 　　二、杆件的变形形式 　　杆件受外力作用将产生变形。变形形式是复杂多样的，它与外力的施加方式有关。无论何种形式的变形，都可归结为下面四种基本变形之一，或者是基本变形形式的组合