课程主要内容
本课程重点:
(1)静定结构的内力、位移计算及内力图的绘制。
(2)超静定结构的内力计算(力法、位移法及力矩分配法)。
(3)超静定结构的位移计算及内力图校核。
(4)矩阵位移法。
(5)结构在移动荷载下的内力分析。
(6)结构的动力分析。
(7)结构的塑性极限分析。
本课程难点:
(1)叠加法作弯矩图。
(2)变形体位移计算一般公式的推导。
(3)位移法的基本概念及有侧移刚架的内力计算。
(4)任意动荷载作用下结构的动力分析。
学生应具备高等数学、线性代数、普通物理、理论力学、材料力学等先修课程的知识。应有比较扎实的数学基础和应用能力;掌握静力学的基本概念、基本理论以及单根杆件的内力、应力、应变、位移的概念及基本计算方法。
1、教学基本内容
(1)绪论:结构力学的学习任务及学习方法;结构的计算简图及简化要点;杆系结构的分类及荷载分类。
(2)平面杆系结构的几何组成分析:几何组成分析的几个概念;几何不变体系的基本组成规律;对体系进行几何组成分析的基本方法。
(3)静定梁和静定刚架:单跨静定梁的内力计算及区段叠加法作弯矩图;多跨静定梁和刚架的内力计算及内力图绘制。
(4)三铰拱:三铰拱的支座反力、内力计算;三铰拱内力图制作的基本方法和步骤;三铰拱的合理轴线。
(5)静定平面桁架:桁架的特点及组成;结点法、截面法及两者的联合应用;组合结构的内力计算。
(6)静定结构总论:静定结构的内力分析方法;静定结构的一般性质。
(7)结构在移动荷载下的内力分析:移动荷载和影响线的概念;静力法和机动法作静定梁的影响线;结点荷载下静定梁的影响线;影响线的应用;简支梁的绝对最大弯矩和弯矩包络图;连续梁的影响线轮廓;连续梁的最不利荷载位置和内力包络图。
(8)静定结构的位移计算:位移的概念;结构位移计算的一般公式;荷载作用下结构的位移计算;图乘法;支座移动和温度改变下结构的位移计算;线弹性体的互等定理。
(9)力法:超静定结构的超静定次数;力法的基本概念;超静定梁、刚架、桁架、排架、组合结构在荷载下的内力计算;超静定结构在支座移动和温度改变下的内力计算;超静定结构的位移计算;力法计算结果的校核;力法对称性的利用。
(10)力法计算超静定拱:两铰拱和对称无铰拱的内力计算。
(11)位移法:位移法的基本概念;等截面直杆的刚度方程;由平衡条件建立位移法方程;按基本体系建立位移法方程;无侧移、有侧移刚架在荷载及支座移动下的内力计算;位移法的对称性利用。
(12)力矩分配法:力矩分配法的基本概念;多结点的力矩分配;对称性的利用。
(13)矩阵位移法:矩阵位移法的力学原理和数学方法概述;单元刚度矩阵(局部坐标和结构整体坐标);结构整体刚度矩阵的集成方法和物理意义;等效结点荷载;连续梁、桁架、刚架、组合结构的矩阵分析;忽略轴向变形时矩形刚架的矩阵分析。
(14)结构的动力计算:结构动力分析的基本概念;单自由度体系的自由振动和受迫振动;阻尼对振动的影响;多自由度体系的自由振动(刚度法、柔度法);主振型的正交性;多自由度体系在简谐荷载下的受迫振动;振型分解法;近似法求自振频率。
(15)结构的极限荷载:结构塑性分析的概念;极限弯矩、塑性较和结构极限状态的概念;超静定结构的极限荷载;比例加载时判定极限荷载的一般定理;刚架的极限荷载。