《結(jié)構(gòu)力學(xué)第2章》課件

《結(jié)構(gòu)力學(xué)第2章》ppt課件結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念靜力學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分析彈性力學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析01結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念結(jié)構(gòu)力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)在外力作用下的響應(yīng)和行為的學(xué)科。它涉及到結(jié)構(gòu)在各種外力（如重力、風(fēng)載、地震等）作用下的變形、應(yīng)力、應(yīng)變和穩(wěn)定性等問(wèn)題。結(jié)構(gòu)力學(xué)主要關(guān)注的是結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律和性能，以及如何通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能。結(jié)構(gòu)力學(xué)的定義結(jié)構(gòu)力學(xué)的重要性結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程、機(jī)械工程、航空航天工程等學(xué)科的重要基礎(chǔ)，是設(shè)計(jì)和分析各種工程結(jié)構(gòu)的必備知識(shí)。在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，結(jié)構(gòu)力學(xué)提供了理解和解決這些問(wèn)題的基礎(chǔ)理論和方法?；炯僭O(shè)01結(jié)構(gòu)力學(xué)通?；谝恍┗炯僭O(shè)，如連續(xù)性、均勻性、各向同性等，以便簡(jiǎn)化復(fù)雜的實(shí)際結(jié)構(gòu)為理論模型。限制條件02在應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)的限制條件，如承載能力、穩(wěn)定性、疲勞壽命等。這些限制條件決定了結(jié)構(gòu)在不同外力作用下的行為和性能。近似性和局限性03由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和不確定性，結(jié)構(gòu)力學(xué)模型往往需要進(jìn)行簡(jiǎn)化，這可能導(dǎo)致結(jié)果的近似性和局限性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要考慮模型的適用范圍和局限性。結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本假設(shè)和限制條件02靜力學(xué)基礎(chǔ)作用在一點(diǎn)上的力，例如繩索拉力。集中力作用在一定線段或面積上的力，例如梁上的均布載荷。分布力力的分類與表示垂直力與水平面垂直的力，例如重力。水平力與水平面平行的力，例如摩擦力。力的分類與表示使物體產(chǎn)生拉伸變形的力，例如彈簧的拉力。使物體產(chǎn)生壓縮變形的力，例如柱子的壓力。力的分類與表示壓縮力拉伸力物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，稱為力的平衡狀態(tài)。力的平衡狀態(tài)定義合力為零，即$F_{合}=0$。平衡條件根據(jù)平衡條件，可以建立三個(gè)平衡方程，分別表示三個(gè)方向的力平衡。平衡方程力的平衡狀態(tài)03力的平行四邊形法則兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的方向和大小。01二力平衡定理一個(gè)物體在兩個(gè)大小相等、方向相反且作用在同一直線上的力作用下處于平衡狀態(tài)。02三力平衡定理一個(gè)物體在三個(gè)非共線力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力必為共點(diǎn)力。靜力學(xué)的基本定理03結(jié)構(gòu)分析VS結(jié)構(gòu)由若干個(gè)基本桿件（如梁、柱、板等）組成，通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接形成整體。結(jié)構(gòu)的分類根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式和用途，可以分為靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)的組成與分類通過(guò)分析結(jié)構(gòu)的受力平衡條件，確定各桿件的內(nèi)力和支座反力。平衡法位移法能量法通過(guò)分析結(jié)構(gòu)的位移條件，確定各桿件的變形和內(nèi)力。利用結(jié)構(gòu)的能量關(guān)系，通過(guò)分析結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能和動(dòng)能，確定各桿件的變形和內(nèi)力。030201結(jié)構(gòu)分析的方法簡(jiǎn)化方法將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的幾何形狀，如將圓弧簡(jiǎn)化為直線段，將曲線簡(jiǎn)化為折線段等。等效原則簡(jiǎn)化后的結(jié)構(gòu)應(yīng)與原結(jié)構(gòu)在受力性能上保持一致，即等效。等效原則是結(jié)構(gòu)力學(xué)中重要的基本原則之一。結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化與等效04彈性力學(xué)基礎(chǔ)假設(shè)物體內(nèi)部無(wú)空隙，各點(diǎn)之間連續(xù)不斷。連續(xù)性假設(shè)假設(shè)物體由同一種材料組成，且材料性質(zhì)在各處均勻一致。均勻性假設(shè)假設(shè)物體在各個(gè)方向上具有相同的物理性質(zhì)。各向同性假設(shè)假設(shè)物體變形微小，可以忽略不計(jì)。小變形假設(shè)彈性力學(xué)的基本假設(shè)幾何方程描述物體在變形過(guò)程中形狀和尺寸的變化。物理方程描述物體在變形過(guò)程中應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系。平衡方程描述物體在力作用下的平衡狀態(tài)。彈性力學(xué)的基本方程123描述應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比。胡克定律描述材料抵抗變形的能力，即材料的剛度。彈性模量描述力的局部效應(yīng)，即力的分布只影響其附近的區(qū)域。圣維南原理彈性力學(xué)的基本定理05結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是指在受到外部作用時(shí)，結(jié)構(gòu)保持其原有平衡狀態(tài)的能力。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性定義根據(jù)失穩(wěn)形式，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可分為極值點(diǎn)失穩(wěn)和分支點(diǎn)失穩(wěn)兩類。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分類結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的定義與分類靜力分析法通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)的臨界荷載來(lái)判斷其穩(wěn)定性，適用于確定結(jié)構(gòu)的承載能力。動(dòng)力分析法通過(guò)分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性來(lái)判斷其穩(wěn)定性，適用于確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。有限元分析法利用有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化分析，可模擬結(jié)構(gòu)的各種復(fù)雜行為，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的方法結(jié)構(gòu)的幾何形狀對(duì)其穩(wěn)定性有重要影響，如細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的抗彎能力較弱。幾何形狀材料的彈性模量、泊松比等物理性質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有影響。