《结构力学教材》课件.ppt

*****************课程简介结构力学简介结构力学是研究各种结构物在荷载作用下的力学行为，为结构设计提供理论基础。课程目标掌握结构力学基本理论和方法，培养学生分析解决结构力学问题的能力，为后续结构设计课程打下基础。教学内容包括静力学、材料力学、结构分析等，涵盖结构受力分析、结构稳定性、结构设计等方面。结构力学概述桥梁结构桥梁结构，跨越障碍，连接陆地，体现结构力学在实际工程中的应用。高层建筑高层建筑，克服重力，直插云霄，彰显结构力学在高耸结构中的重要性。大型场馆大型场馆，承受巨大荷载，考验结构力学在复杂结构中的应用。基本概念和假设刚体假设结构是刚体，即变形忽略不计。小变形假设结构变形很小，可以忽略其对载荷的影响。线性材料假设结构材料服从胡克定律，即应力与应变成正比。静载荷假设载荷缓慢施加，且变化缓慢，忽略动态效应。内力和外力11.内力结构内部各部分之间相互作用的力，由结构本身的变形引起。22.外力作用在结构上的力，包括荷载、约束反力等。33.力的平衡结构处于平衡状态时，内力和外力满足平衡条件。44.力学模型为了简化分析，将实际结构抽象为力学模型，方便分析计算。应力与应变应力应力是物体内部抵抗形变的内力在物体截面上的平均分布。它表征了物体内部各部分之间相互作用的强度。应变应变是物体在外力作用下发生的形变程度。它表示物体几何形状和尺寸的变化。应力-应变关系应力与应变之间的关系被称为材料的本构关系，它描述了材料的力学性质。受压构件的受力分析1定义受压构件承受轴向压力2受力特点压缩变形，长度减小3分析方法力平衡，材料力学受压构件常见于建筑物柱子，桥梁墩台，以及其他承重结构。分析方法需要考虑构件的形状，材料特性，以及外力大小和方向。受拉构件的受力分析1拉伸应力受拉构件受到拉伸力的作用，会产生拉伸应力，导致构件伸长。2应变拉伸应力会引起材料的变形，称为应变，应变是材料形变程度的量度。3极限拉伸强度当拉伸力超过材料的极限拉伸强度时，构件会发生断裂。受弯构件的受力分析1弯矩外部力导致的旋转力2剪力外部力导致的切向力3应力材料内部的抵抗力4变形材料的弯曲程度受弯构件的受力分析，主要关注外部力的作用导致的内部应力分布，以及材料的变形情况。弯矩和剪力是外部力的主要作用形式，而应力和变形是材料对外部力的响应。受剪构件的受力分析1剪力垂直于截面作用力2剪应力剪力在截面上的分布3剪切变形构件横截面发生相对滑动受剪构件主要承受剪力，剪力会导致剪应力和剪切变形。剪应力的分布受构件的形状和受力方式影响。剪切变形会导致构件的强度和稳定性降低。混合应力分析组合应力结构中通常同时存在多种应力形式，例如拉伸、压缩、弯曲和剪切。分析这些组合应力状态，需要考虑不同应力形式的相互作用和叠加效应。应力集中结构形状变化或存在孔洞时，会产生应力集中现象。需要分析应力集中对结构强度的影响，并采取措施减轻应力集中。结构静定性判断11.静定结构结构中未知力个数等于独立平衡方程个数，称为静定结构。22.静不定结构结构中未知力个数大于独立平衡方程个数，称为静不定结构。33.静定性判断可以通过结构的几何特征和约束条件来判断结构的静定性。44.影响因素结构的几何形状、支座类型、荷载类型等都会影响结构的静定性。静定结构力计算静定结构力计算是结构力学的重要组成部分，它通过力学平衡原理和几何关系来求解结构的内力和外力，为结构设计提供基础数据。静定结构是指结构中未知力数量等于独立平衡方程式数量，因此能够直接通过力学平衡方程式求解结构的内力和外力。静定结构力计算方法主要包括力法、位移法等。力法利用力平衡方程式和几何关系来求解结构的内力和外力，位移法则利用位移协调方程式和力学关系来求解结构的内力和外力。静不定结构力计算静不定结构是指结构中未知力或反力的个数多于独立平衡方程个数的结构。静不定结构力计算需要引入其他约束条件，例如结构的位移或变形。1力法力法是一种通过引入附加未知力来求解静不定结构的方法。2位移法位移法是一种通过引入附加未知位移来求解静不定结构的方法。3矩阵法矩阵法是一种利用矩阵运算来求解静不定结构的方法，适用于复杂结构。4有限元法有限元法是一种将结构离散化为有限个单元，并通过数值方法求解结构力的方法。平面骨架结构分析1节点法节点法是分析平面骨架结构的一种常用方法，它将结构分解为多个节点，然后通过节点上的平衡方程求解结构的内力。2截面法截面法是分析平面骨架结构的另一