《结构模型与技术》课件.pptVIP

**********************结构模型与技术结构模型是理解和描述复杂系统的基础，并为系统设计和构建提供指导。技术是指用于构建、操作和维护结构模型的工具和方法。课程目标理论基础深入理解结构模型的基本概念、原理和方法，为后续结构分析和设计奠定坚实基础。实践能力掌握结构模型的建立、分析、优化和应用，提升解决工程实际问题的能力。工程应用了解结构模型在实际工程中的应用，为未来从事相关领域工作提供理论和实践支撑。什么是结构模型结构模型是结构分析和设计的核心，它对真实结构进行抽象和简化，用数学和力学方法进行分析和计算。结构模型可以帮助工程师了解结构的行为，预测结构的承载能力，以及评估结构的安全性，为工程建设提供可靠的理论基础。结构模型的特点抽象与简化模型是对真实结构的抽象，简化了复杂性，方便分析计算。可视化与直观模型提供直观展示结构的形状、尺寸和连接方式，帮助理解设计意图。数值分析基础模型用于数值模拟和分析，通过计算机计算得到结构的力学响应。优化设计工具模型支持对结构进行优化设计，改进性能，节约材料和成本。结构模型的分类11.按结构类型分类根据结构类型，可分为杆系结构、板壳结构、实体结构等。22.按材料分类可分为钢结构、混凝土结构、木结构、复合结构等。33.按荷载类型分类可分为静力结构、动力结构、地震结构等。44.按分析方法分类可分为静定结构、动定结构、非线性结构等。静定结构模型静定结构是指结构中所有约束力或反力都可以通过静力平衡方程求解的结构。静定结构的应力状态不依赖于材料的弹性模量，其内力可以通过平衡方程直接求解，无需考虑材料的变形和位移。静定结构的特点包括：结构的稳定性仅取决于结构的几何形状和约束条件，而与材料的性质无关；结构中所有约束力的方向和大小都可以通过静力平衡方程直接求解；结构的内力仅由外力决定，与材料的性质无关；结构具有较好的稳定性和抗震性，但承载力有限。静定结构模型的分析方法1力平衡方程静定结构模型基于力平衡方程，根据外部载荷和支座约束条件，求解结构内部的内力分布。2截面法通过对结构的截面进行分析，求解截面上的内力，包括轴力、剪力、弯矩等。3虚拟功原理基于虚功原理，通过引入虚拟位移和虚拟力，推导出结构的内力平衡方程。试验与数值模拟对比试验数值模拟真实材料和结构理想化模型物理现象数学方程成本高，周期长成本低，周期短精确度受限精度可控动定结构模型动定结构模型是结构分析的重要组成部分，它将结构视为一个整体，并考虑其自身的运动特性，如振动、冲击等。动定结构模型可用于预测结构在不同荷载条件下的动态响应，并评估结构的安全性和稳定性。动定结构模型的建立1识别结构类型确定是静定结构还是动定结构2确定边界条件确定结构的支座、约束、荷载3建立节点和单元根据结构特点，选择合适模型4定义材料属性确定材料的弹性模量、泊松比等建立结构模型是结构分析的基础，模型的准确性直接影响分析结果。动定结构模型的建立需要仔细考虑结构的几何形状、材料特性、边界条件等因素。动定结构模型的分析建立数学模型根据动定结构模型的特性，利用动力学原理和相关理论，建立结构的数学模型。求解结构响应应用数值方法（例如有限元法）求解数学模型，得到结构在不同工况下的响应，如位移、应力、频率等。分析结果评估根据结构响应，对结构的安全性、稳定性、疲劳性能等进行分析，并给出相应的结论和建议。模型验证对分析结果进行验证，可通过试验或与其他分析软件进行比较。结构离散化将连续结构划分为有限个单元方便用计算机进行数值分析每个单元对应结构的某一部分单元之间通过节点连接，节点代表结构的连接点离散化后的结构称为有限元模型通过分析模型，可以得到结构的力学行为有限元法介绍概念将连续的结构离散为有限个单元和节点的集合，每个单元包含一个或多个节点。每个单元内部的位移场由节点位移值来表示，用插值函数来近似描述。方法通过建立单元刚度矩阵，并将其组装成整体结构的刚度矩阵，从而求解结构的整体平衡方程。有限元法适用于各种复杂形状和材料的结构，并能有效地考虑各种载荷和边界条件。有限元分析步骤1模型建立几何建模材料属性定义网格划分2加载施加载荷类型选择边界条件设置3求解分析有限元方程求解应力应变计算4结果后处理结果可视化数据分析与解释单元类型选择杆单元主要用于模拟结构中承受轴向拉伸或压缩的构件，例如梁柱，桁架等。梁单元主要用于模拟结构中承受弯曲和剪切的构件，例如梁，板等。壳单元主要用于模拟结构中承受弯曲、剪切和膜力的构件，