大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)課件

大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)課件結(jié)構(gòu)力學(xué)概述靜力學(xué)基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)彈性力學(xué)基礎(chǔ)塑性力學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分析方法與技巧contents目錄CHAPTER01結(jié)構(gòu)力學(xué)概述結(jié)構(gòu)力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的響應(yīng)和行為的學(xué)科。它主要研究結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、穩(wěn)定性以及振動(dòng)等方面。結(jié)構(gòu)力學(xué)在土木工程、機(jī)械工程、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它對于保障工程安全、提高工程質(zhì)量和降低工程造價(jià)具有重要意義。結(jié)構(gòu)力學(xué)定義與重要性結(jié)構(gòu)力學(xué)的重要性結(jié)構(gòu)力學(xué)定義結(jié)構(gòu)力學(xué)發(fā)展歷程20世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值分析方法的發(fā)展，現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)得到了迅速發(fā)展。它不僅廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)工程領(lǐng)域，還擴(kuò)展到了生物、醫(yī)學(xué)、材料等其他領(lǐng)域?，F(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)古代建筑師和工程師在實(shí)踐中積累了豐富的結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，如中國的古塔、歐洲的哥特式教堂等。古代結(jié)構(gòu)力學(xué)隨著工業(yè)革命和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近代結(jié)構(gòu)力學(xué)逐漸形成。18世紀(jì)和19世紀(jì)的工程師們開始使用數(shù)學(xué)和力學(xué)原理來分析和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。近代結(jié)構(gòu)力學(xué)荷載與反力荷載是施加在結(jié)構(gòu)上的外力，反力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗荷載的力。根據(jù)牛頓第三定律，結(jié)構(gòu)在荷載作用下的平衡方程為∑F=0，其中∑F為所有荷載向量之和。結(jié)構(gòu)在荷載作用下會產(chǎn)生變形，而變形會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力。內(nèi)力的大小和分布與荷載和結(jié)構(gòu)幾何形狀有關(guān)。穩(wěn)定性是評估結(jié)構(gòu)在荷載作用下保持平衡狀態(tài)的能力。失穩(wěn)意味著結(jié)構(gòu)無法維持其平衡狀態(tài)并發(fā)生變形或崩潰。材料在荷載作用下表現(xiàn)出不同的力學(xué)行為。彈性材料在荷載作用下會產(chǎn)生可恢復(fù)的變形，而塑性材料在超過其屈服點(diǎn)后會發(fā)生不可恢復(fù)的變形。平衡方程穩(wěn)定性彈性與塑性變形與內(nèi)力結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理CHAPTER02靜力學(xué)基礎(chǔ)力的定義、施力物體、受力物體、力的三要素（大小、方向、作用點(diǎn)）。力的概念剛體定義、剛體受力分析特點(diǎn)。剛體的概念平衡狀態(tài)、平衡力系。平衡的概念靜力學(xué)基本概念二力平衡原理：兩個(gè)力平衡的條件。力的平行四邊形法則：力的合成與分解。三力平衡定理：三個(gè)力平衡的條件。作用與反作用定律：兩個(gè)物體間相互作用的關(guān)系。靜力學(xué)基本原理

靜力學(xué)應(yīng)用實(shí)例吊車梁的受力分析吊車梁的簡化模型、吊車梁的受力分析、吊車梁的平衡計(jì)算。橋梁的靜力分析橋梁的簡化模型、橋梁的靜力分析、橋梁的平衡計(jì)算。建筑結(jié)構(gòu)的靜力分析建筑結(jié)構(gòu)的簡化模型、建筑結(jié)構(gòu)的靜力分析、建筑結(jié)構(gòu)的平衡計(jì)算。CHAPTER03動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)描述了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與受力之間的關(guān)系，即力等于質(zhì)量乘以加速度。牛頓第二定律描述了力在一段時(shí)間內(nèi)對物體所做的功與物體動(dòng)量變化之間的關(guān)系，即合力對物體所做的功等于物體動(dòng)量的變化。動(dòng)量定理描述了力對物體所做的功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系，即合力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。動(dòng)能定理動(dòng)力學(xué)基本概念表明一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在受到的合力為零時(shí)，其加速度也為零，即物體處于平衡狀態(tài)。達(dá)朗貝爾原理虛位移原理拉格朗日方程表明一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在受到的合力為零時(shí)，其虛位移也為零，即物體處于穩(wěn)定狀態(tài)。描述了質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間之間的關(guān)系，即質(zhì)點(diǎn)的位置、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。030201動(dòng)力學(xué)基本原理物體在只受重力作用下的運(yùn)動(dòng)，其加速度為重力加速度，運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線。自由落體運(yùn)動(dòng)兩個(gè)物體碰撞后，其動(dòng)能和動(dòng)量都守恒，但系統(tǒng)總動(dòng)能可能發(fā)生變化。彈性碰撞物體在受到阻尼作用下的振動(dòng)，其振幅隨時(shí)間逐漸減小，頻率也逐漸減小。阻尼振動(dòng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用實(shí)例CHAPTER04彈性力學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)力和應(yīng)變介紹應(yīng)力和應(yīng)變的概念及其關(guān)系，包括線應(yīng)力和剪應(yīng)力。彈性與塑性區(qū)分彈性和塑性變形，并介紹彈性力學(xué)的基本假設(shè)。彈性模量介紹彈性模量的概念及其物理意義，包括彈性模量與泊松比的關(guān)系。彈性力學(xué)基本概念彈性力學(xué)基本方程介紹彈性力學(xué)的基本方程，包括平衡方程、幾何方程和物理方程。彈性力學(xué)問題的求解方法介紹彈性力學(xué)問題的求解方法，包括有限元法、有限差分法等。胡克定律介紹胡克定律及其應(yīng)用，包括在彈性力學(xué)中的意義。彈性力學(xué)基本原理03彈性地基上梁的分析通過彈性地基上梁的分析實(shí)例，介紹彈性力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用。01懸臂梁的彎曲通過懸臂梁的彎曲實(shí)例，介紹彈性力學(xué)在工程中的應(yīng)用。02圓筒受內(nèi)壓分析通過圓筒受內(nèi)壓分析實(shí)例，介紹彈性力學(xué)在壓力容器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。彈性力學(xué)應(yīng)用實(shí)例CHAPTER05塑性力學(xué)基礎(chǔ)塑性力學(xué)是研究材料在達(dá)到屈服極限后，產(chǎn)生不可逆的塑性變形時(shí)力學(xué)行為的學(xué)科。塑性力學(xué)定義材料在一定條件下開始產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力值。屈服極限材料在屈服極限后發(fā)生的不可逆的變形。塑性變形塑性力學(xué)基本概念123描述材料在給定應(yīng)力狀態(tài)下是否進(jìn)入塑性變形的準(zhǔn)則。屈服準(zhǔn)則描述材料在塑性變形過程中，質(zhì)點(diǎn)如何移動(dòng)的準(zhǔn)則。流動(dòng)準(zhǔn)則描述材料在塑性變形過程中，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如何變化的準(zhǔn)則。強(qiáng)化準(zhǔn)則塑性力學(xué)基本原理通過控制金屬材料的塑性變形過程，實(shí)現(xiàn)金屬成型和加工。金屬成型研究巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的塑性變形和破裂機(jī)制，為地質(zhì)工程和采礦工程提供理論支持。巖石破裂利用生物材料的塑性變形特性，設(shè)計(jì)和制造人工關(guān)節(jié)、骨骼和生物傳感器等醫(yī)療器械。生物醫(yī)學(xué)工程塑性力學(xué)應(yīng)用實(shí)例CHAPTER06結(jié)構(gòu)分析方法與技巧動(dòng)力分析方法考慮結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性，適用于動(dòng)力荷載作用下的結(jié)構(gòu)分析。彈性分析方法考慮材料彈塑性性質(zhì)，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析。靜力分析方法通過平衡條件求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力，適用于靜荷載作用下的結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)分析基本方法簡化模型技巧根據(jù)實(shí)際情況對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡化，降低計(jì)算難度。優(yōu)化設(shè)計(jì)策略通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)性能和經(jīng)濟(jì)效益。有限元法策略利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化，提高計(jì)算精度和效率。結(jié)構(gòu)分析技巧與策略SAP2000一款廣泛使用的結(jié)構(gòu)分析軟件，適