《概念結(jié)構(gòu)力學(xué)》課件

《概念結(jié)構(gòu)力學(xué)》PPT課件2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTING目錄CATALOGUE引言結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念靜力學(xué)基礎(chǔ)動力學(xué)基礎(chǔ)彈性力學(xué)基礎(chǔ)塑性力學(xué)基礎(chǔ)非線性力學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性基礎(chǔ)引言PART0103主要內(nèi)容介紹結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念、原理和方法，以及其在工程實踐中的應(yīng)用01課程名稱《概念結(jié)構(gòu)力學(xué)》02適用對象土木工程、建筑學(xué)和工程管理等專業(yè)的學(xué)生課程簡介學(xué)習(xí)目標掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念和原理能夠運用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識解決實際工程問題理解結(jié)構(gòu)分析的方法和步驟提高分析和解決問題的能力結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念PART02結(jié)構(gòu)類型與分類結(jié)構(gòu)類型根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式和受力特點，結(jié)構(gòu)可以分為靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)、剛體結(jié)構(gòu)和彈性體結(jié)構(gòu)等。分類標準結(jié)構(gòu)分類的標準包括受力特點、材料類型、施工方法等，不同分類標準下的分類方式不同。連續(xù)性假設(shè)假設(shè)結(jié)構(gòu)材料是連續(xù)分布的，無空隙、無雜質(zhì)。各向同性假設(shè)假設(shè)結(jié)構(gòu)材料在各個方向上性質(zhì)相同，無方向性。均勻性假設(shè)假設(shè)結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)均勻，各部分性能一致。結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本假設(shè)靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分析。結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析。結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和可靠性分析。結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象靜力學(xué)基礎(chǔ)PART03平衡狀態(tài)與平衡力系物體處于平衡狀態(tài)時，其上所受的力系滿足平衡條件，即合力為零。平衡方程根據(jù)力的平衡條件，可以建立平衡方程，求解未知力。平衡條件的推論根據(jù)平衡條件，可以推導(dǎo)出一些重要的推論，如力的平行四邊形法則、三力平衡匯交定理等。靜力平衡條件通過數(shù)學(xué)解析的方法，求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。解析法圖表法有限元法利用圖表表示結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，方便直觀地分析結(jié)構(gòu)。將結(jié)構(gòu)離散化為有限個單元，通過求解單元的力學(xué)特性來分析整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。030201靜力分析方法123結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和反力僅與所受的外力有關(guān)，與未知力的數(shù)目無關(guān)。靜定結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和反力不僅與所受的外力有關(guān)，還與未知力的數(shù)目有關(guān)。超靜定結(jié)構(gòu)通過計算多余未知力的數(shù)目來判斷結(jié)構(gòu)是靜定還是超靜定。靜定與超靜定結(jié)構(gòu)的判別方法靜定與超靜定結(jié)構(gòu)動力學(xué)基礎(chǔ)PART04描述物體運動與力的關(guān)系的定律，即F=ma。牛頓第二定律研究剛體在力作用下的運動規(guī)律。剛體動力學(xué)研究單個質(zhì)點和由多個質(zhì)點組成的系統(tǒng)的運動規(guī)律。質(zhì)點和質(zhì)點系動力學(xué)動力學(xué)基本概念動量定理和動量守恒定律描述物體動量變化和守恒的定理。動能定理描述物體動能變化和力做功關(guān)系的定理。牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達F=ma，其中F為物體所受合外力，m為物體的質(zhì)量，a為物體的加速度。動力學(xué)方程簡諧振動振幅不變、頻率單一的振動。阻尼振動受到阻尼作用的振動。受迫振動在周期性外力作用下發(fā)生的振動。共振現(xiàn)象當激勵頻率與系統(tǒng)固有頻率接近時，系統(tǒng)產(chǎn)生大幅振動的現(xiàn)象。振動分析彈性力學(xué)基礎(chǔ)PART05彈性力學(xué)是研究彈性物體在外力作用下變形和內(nèi)力的學(xué)科。彈性力學(xué)定義物體在外力作用下發(fā)生形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。彈性體的性質(zhì)物體內(nèi)部單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力，物體形狀和尺寸的相對變化稱為應(yīng)變。應(yīng)力與應(yīng)變彈性力學(xué)基本概念幾何方程描述物體應(yīng)變與位移的關(guān)系。物理方程描述物體應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，基于胡克定律。平衡方程描述物體內(nèi)部應(yīng)力平衡的關(guān)系。彈性力學(xué)的基本方程解析法通過數(shù)學(xué)解析來求解彈性力學(xué)問題，適用于簡單問題。有限元法將物體離散化為有限個小的單元，通過求解這些單元的方程來得到整體解，適用于復(fù)雜問題。邊界元法基于邊界積分方程的方法，適用于求解某些特定類型的問題。彈性力學(xué)問題的解法塑性力學(xué)基礎(chǔ)PART06塑性力學(xué)是研究材料在達到屈服點后，發(fā)生不可逆變形時行為和特性的力學(xué)分支。塑性力學(xué)材料在受到外力作用時，開始發(fā)生屈服（即非彈性變形）的應(yīng)力極限。屈服點材料在屈服點后發(fā)生的不可逆變形。塑性變形塑性力學(xué)基本概念應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系描述材料在受力時達到屈服點的條件。屈服準則流動法則描述塑性變形過程中應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系。描述材料在受力時內(nèi)部應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系的方程。塑性力學(xué)的基本方程將連續(xù)的物體離散成有限個小的單元，對每個單元進行受力分析，再綜合所有單元的結(jié)果得到整體的受力情況。有限元法將連續(xù)的物體離散成有限個小的差分單元，對每個差分單元進行受力分析，再綜合所有差分單元的結(jié)果得到整體的受力情況。有限差分法只對物體的邊界進行離散和受力分析，通過邊界上的信息推導(dǎo)出整個物體的受力情況。邊界元法塑性力學(xué)問題的解法非線性力學(xué)基礎(chǔ)PART07非線性力學(xué)非線性力學(xué)是相對于線性力學(xué)的概念，它描述的是物體在受力后發(fā)生的非線性行為，如大變形、失穩(wěn)等現(xiàn)象。線性與非線性線性是指物理量與因變量之間成正比關(guān)系，而非線性則是指物理量與因變量之間成非正比關(guān)系。非線性行為非線性行為是指物體在受力后，其變形或運動狀態(tài)與所受外力不成正比關(guān)系，如彈性變形、塑性變形、屈曲等。非線性力學(xué)基本概念本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系是指物體在受力后，其應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，它是描述物體力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)。非線性本構(gòu)關(guān)系非線性本構(gòu)關(guān)系是指應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系不再是線性的，而是呈現(xiàn)出非線性的特點。塑性本構(gòu)關(guān)系塑性本構(gòu)關(guān)系是指在達到屈服點后，物體將發(fā)生塑性變形，此時應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系不再是線性的。非線性本構(gòu)關(guān)系解析法01解析法是指通過數(shù)學(xué)手段，將非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題，從而得到精確解的方法。數(shù)值法02數(shù)值法是指通過計算機模擬，將非線性問題轉(zhuǎn)化為一系列的離散問題，從而得到近似解的方法。實驗法03實驗法是指通過實驗手段，對非線性問題進行直接測試和觀察，從而得到實驗數(shù)據(jù)的方法。非線性問題的求解方法結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性基礎(chǔ)PART08指結(jié)構(gòu)在受到外力作用時保持其原有平衡狀態(tài)的能力。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指結(jié)構(gòu)在力的作用下，不發(fā)生運動或變形，保持靜止或勻稱變形的狀態(tài)。平衡狀態(tài)當結(jié)構(gòu)受到的外部力超過其保持平衡狀態(tài)的能力時，結(jié)構(gòu)將失去穩(wěn)定性，發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。失穩(wěn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性基本概念靜力分析法通過分析結(jié)構(gòu)在靜力作用下的平衡狀態(tài)，確定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。有限元分析法利用有限元方法對結(jié)構(gòu)進行離散化，通過計算和分析離散化后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。動力分析法通過分析結(jié)構(gòu)在動力作用下的振動特性，確定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性分析方法當壓桿受到壓力作用時，若壓力超過某一臨界值，壓桿將發(fā)生彎曲，失去穩(wěn)定性。歐拉失穩(wěn)