结构力学求解器学习报告
基于结构力学求解器应用的研究进展
基于结构力学求解器应用的研究进展摘要：本文对结构力学求解器在工程实例以及教学方面的应用进行总结。
通过应用结构力学求解器既可以弥补力学学科教学中繁杂难以求解的超静定问题，又可以节约工程中验算的时间和减少误差。
结构力学求解器的应用即可以调动学生学习的积极性又可以提高工作人员对结构复杂和荷载条件复杂工程的处理能力。
关键词：工程实例；结构力学求解器；学科教学；复杂工程1引言结构力学是土木工程专业一门重要的专业基础课，有承上启下的作用，既与前期的理论力学、材料力学一脉相承，又与后期的混凝土、钢结构、PKPM等专业课程密不可分。
结构力学的内容不好理解，理论的东西都很抽象，计算量复杂，计算结果也不能直观的表达。
而且结构力学不设置实验课，理解起来更加晦涩。
不仅让学生在学习中产生负面心理，还会影响教师的教学质量。
为了缓解这一情况，许多老师将结构力学求解器引入课堂，通过求解器进行数字建模，生动形象的显示出力学原理，这不仅可以调动学生的积极性，也增加了课堂的趣味性。
结构力学求解器不仅限于在学校使用，也可以在工程建设中帮助设计人员校核数据，模拟受力情况等。
本文通过具体事例，详细说明结构力学求解器的应用对我们学习和工作带来的深远影响。
2结构力学求解器的介绍结构力学求解器［1］Structural Mechanics Solver，简称SM Solver（下文简称为求解器）是由清华大学研制的一款简单实用且功能强大的计算机辅助分析计算软件，可以精确求解结构力学课程中所涉及的全部问题，操作使用不仅方便还非常简单，用户在使用时只需要输入对应的数据，软件就会立即根据这些数据建立一个符合条件的二维结构模型。
这款软件主要是为教师、学生及工程技术人员所设计的。
教师可以使用它进行拟题、改题等方面的使用，而学生可以用来做题、解题和研习；工程人员主要用来设计、计算等方面。
结构力学求解器看似小巧简约、简朴平实，实则方便快捷、功能强大，可以解决一些几何组成、静定、位移、内力、影响线、自由振动等经典结构力学中所涉及的问题，拥有自助求解和智能求解两种方式。
计算结构力学读书报告
计算结构力学读书报告在解决平面问题时，我们可以采用有限元的方法来分析。
有限元法的物理实质是：把一个连续体近似的用有限个在节点处相连接的单元组成的组合体来代替，从而把连续体的分析转化为单元分析加上对这些单元组合的分析问题。
有限元和计算机的结合，产生了巨大的威力，应用范围很快从简单的杆、板结构推广到复杂的空间组合结构，是过去不可能进行的一些大型复杂结构的静力分析变成常规的计算，固体力学中的动力问题和各种非线性问题也有了各种相应的解决途径。
有限元法的基本作法，首先是对求解的区域进行离散化，即把具有无限多个自由度的连续体划为有限多个自由度的结构体。
其次，选择一个表示单元内任意点位移随位置变化的函数式，并且按照函数插值理论，将单元内任意点的位移通过一定的函数关系用节点位移表示。
随后则从分析单个单元入手，利用变分原理建立单元方程，接着将所有的单元集合起来，并与节点上的外荷载想联系，进行整体分析，得到一组以节点位移为未知量的多元线性代数方程，引入位移边界条件以后进行求解。
解出节点位移，再根据弹性力学集合方程计算出单元的应变和应力。
总结起来，用有限元法分析问题的主要步骤：（1）求解区域或者结构的离散化（2）选择位移模式（3）推导单元刚度方程（4）集合单元刚度方程，形成有限元法的基本方程（即总体刚度方程）（5）求解方程，得到节点位移（6）由节点位移计算单元的应变和应力下面举一个平面问题来讨论如图所示的一个平面薄板，利用计算结构力学的方法来求解。
设该薄板是边长为1m的正方形，E=1kN/m2，u=0,t=1m,划分为1,2两个单元，可以得到每个单元的局部坐标：对单元① 1（0,0）2（1,0）3（0,1）对单元② 1（1,0）2（1,1）3（0,1）KeBT10 D B t ，0.5，故可以求出B = 10 1 11000010011 01Eu D 21 uu100 ，故可以求得D 1 u2 1 0 00***** 1 1 20 0 1 2 *****1 *****1 *****0 2 0 0 0 2KeBTD B t ，故可以求得K13 1 1 24 1 1 0同理可以求出单元②1 0 1 1 4 1 0 1020 2001031 2 11 2130 100 20201 0 1 1 0 1K2将局部坐标转化为整体坐标，形成总体刚度矩阵3 1 1 1 0K4 2 1 0 013 1 20 1001 ***** 200 ***** 1 1***** 1 11 ***** 200 2 1 10310 0 11 2 1 3求出总体刚度矩阵后，引入约束条件，可以解出各节点的位移。
结构动力学学习总结
) t
2) 当 时，为临界阻尼系统，微分方程(1-9)的通解为
x(t ) e t (c1 +c2t )
(1-15)
由初始条件 x(t )
t 0
x0 , x(t )
t 0
0 ，可得
(1-16)
x(t ) e t [ x0 + ( 0 x0 )t ]
(1-7)
1.1.2 有阻尼的自由振动 单自由度系统考虑阻尼作用的自由振动方程为
mx(t )+cx(t )+kx(t )=0
(1-8)
或写为
x(t )+2 x(t )+ 2 x(t )=0
(1-9)
其中
c 2m
(1-10)
称为阻尼特性系数。常微分方程(1-9)的特征方程为
s 2 +2 s+ 2 =0
不难发现，式(1-14)和式(1-16)所表示的运动都没有振动的特征。 3) 当 时，为低阻尼临界系统，这时特征方程的根为
s1,2 i
(1-17)
其中 2 2 微分方程(1-9)的通解为
x(t ) e t ( B1 sin t + B2 cos t )
mx(t ) cx(t ) kx(t ) Pcos t
(1-25)
可知上式的通解为
x(t ) e t ( B1 sin t B2 cos t ) A sin( t )
(1-26)
将初始条件代入上式，可得到
x(t ) e t (
0 x0 sin t x0 cos t ) sin cos Ae t (sin cos t sin t ) A sin( t )
结构力学求解器重要知识点
结构力学求解器重要知识点看结构力学书了解：自振频率、几何构造（怎样判断多余约束数与自由度）。
1、输入数值时（如刚度等），可用科学记数法输入：如1.25e52、自己学习时，可打开“入门向导.inp”文件，其中包含两个例题及创建该例题的详细的操作步骤。
可按其注释说明进行同样的操作。
3、变量定义，如L=6，H=L/2，可方便后续的数值的输入4、删除命令后，可按ctrl+z撤消5、荷载条件中，均布荷载沿杆轴通用，沿水平则是均布荷载水平分布（不能在竖直杆上分布），沿竖直是均布荷载竖直分布（不能在水平杆上分布）。
6、0.4*0.6**3/12=（0.4*0.63）/127、自振频率参数,10,1,0.00000005？8、修改命令：调用对话框以修改当前光标所在的命令行；9、一下命令在编辑菜单中：复原：使用该命令，可以取消上一次所做的编辑，如果无编辑操作，则该命令无法使用；删除：从文档中删除选定的文本，但不将删除的文本放到剪贴板中；查找：使用该命令，可以在活动文档中搜索指定的文字；查找下一个：不需要打开“查找”对话框即可重复前一个搜索动作，若选择该命令前未使用“查找”命令，则该命令无法使用；全选：使用该命令，可以选定整个文档；10、以下命令在命令菜单中：尺寸线：打开尺寸线命令对话框，输入尺寸线定义相关的参数（可在“标注值”输入单位，如：2m）；文本：可在观览器上输入文字或公式；全文翻译：将所有命令的关键词转换成选中的语言（简体中文、英文）。
11、观览器命令：单步显示：根据设计文档，逐行（命令行）显示当前问题的结构图形；停止单步显示：在单步显示按钮按下后，位于工具栏的最右方的该按钮将由灰变亮，可用于中段单步显示；连续显示：根据设计文档，一次性地将当前问题地整个结构图画出；暂停显示：使用该命令，可以暂时中断结构图形的显示；定制结点码、单元码：命令-定制编码-标注-定制结点码、单元码杆件内力图划分段数：可以确定绘制杆件内力图、变形图时的数据点数，数据点的采集首先保证取到图形的关键点。
结构力学求解器实验报告
结构力学求解器实验报告实验一平面体系的几何构造分析一、实验目的1、了解结点，单元，约束，荷载等基本概念；2、学习并掌握计算模型的输入方法；3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析。
二、实验要求：1、学生按照例题所给尺寸建立桁架模型；2、实验报告的实验结果部分需包含：输入的数据文件、输出结果。
1、图形2、数据结点,1,0_m,0_m结点,2,2_m,0_m结点,3,4_m,0_m结点,4,7_m,0_m结点,5,9_m,0_m结点,6,11_m,0_m结点,7,0_m,1_m结点,8,1_m,1.2_m结点,9,2_m,1.2_m结点,10,4_m,1.8_m 结点,11,4_m,3_m结点,12,5.5_m,2.1_m 结点,13,7_m,1.8_m 结点,14,5.5_m,3.5_m 结点,15,7_m,3_m结点,16,9_m,1.2_m 结点,17,10_m,1.2_m 结点,18,11_m,1_m结点支承,1,4,0,0,0 结点支承,2,4,0,0,0 结点支承,3,4,0,0,0结点支承,4,4,0,0,0结点支承,5,4,0,0,0结点支承,6,4,0,0,0单元,1,7,1,1,0,1,1,0单元,7,8,1,1,0,1,1,0单元,8,10,1,1,0,1,1,1单元,10,12,1,1,1,1,1,0单元,2,9,1,1,0,1,1,0单元,3,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,1单元,11,14,1,1,1,1,1,0单元,14,15,1,1,0,1,1,1单元,12,13,1,1,0,1,1,1单元,13,17,1,1,1,1,1,0单元,4,13,1,1,0,1,1,0单元,15,13,1,1,1,1,1,0单元,5,16,1,1,0,1,1,0单元,18,17,1,1,0,1,1,0单元,6,18,1,1,0,1,1,0单元材料性质,1,16,1000,10000,0,0,-13、分析将大地看成一刚片，记为刚片0杆件 (5) 有刚体位移结论:为无多余约束的几何常变体系。
结构力学求解器例题ppt课件
精选课件
5
精选课件
6
结点支承,1,4,0,0,0 结点支承,2,6,0,0,0,0
精点荷载,3,1,10,0 单元荷载,2,3,20,0,1,90
精选课件
9
结构受力图
精选课件
10
结构的位移图
精选课件
11
单元1的弯矩图
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12
结构的弯矩图
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13
单元2的剪力图
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14
结构的剪力图
精选课件
15
结构的轴力图
精选课件
16
精选课件
17
图形。是我们学习和工作的有力工具。
精选课件
1
我们所要建的模型
精选课件
2
结构力学求解器命令流及相对应的 图形显示
结点,1,0,0 结点,2,6,0 结点,3,0,3 结点,4,6,3
精选课件
3
精选课件
4
单元,1,3,1,1,0,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,0 单元,4,2,1,1,0,1,1,1
结构力学求解器命令流及相对应的图形显示结构受力图10结构的位移图11单元1的弯矩图12结构的弯矩图13单元2的剪力图14结构的剪力图15结构的轴力图1617
结构力学求解器简介
结构力学求解器是一款力学软件，工程上我们可 以用它来计算工程问题。所有的静定静不定问题，都 可以解决。我们只需要输入相应的点坐标，数据，杆 长等，他就能自动画出弯矩图，轴力图还有其他相关
结构力学求解器实验报告
结构力学上机实验报告专业交通土建班级2班学号0901110210姓名陆涛2011 年12 月27 日一、用求解器进行平面体系几何构造分析报告中应包括以下内容：求解过程命令文档分析结果求解过程：TITLE,求几何构造分析结点,1,0,0结点,2,1,0结点,3,2,0结点,4,2,1结点,5,2,2结点,6,1,1单元,1,2,1,1,0,1,1,0单元,2,3,1,1,0,1,1,0单元,3,4,1,1,0,1,1,0单元,4,5,1,1,0,1,1,0单元,5,6,1,1,0,1,1,0单元,6,1,1,1,0,1,1,0单元,6,2,1,1,0,1,1,0单元,2,4,1,1,0,1,1,0单元,4,6,1,1,0,1,1,0结点支承,1,2,-90,0,0结点支承,3,1,0,0结点支承,5,1,90,0END将大地看成一刚片，记为刚片0刚片 1 由以下杆件构成：(1) (6) (7) (8) (9) (4) (5) (2) (3) 刚片0 1 可并为一大刚片，命为刚片0结论：为有多余约束的几何不变体系，结构多余约束数：1 ,自由度数：0二、用求解器确定截面单杆报告中应包括以下内容：求解过程命令文档结果（图）TITLE,求截面单杆结点,1,0,0结点,2,1,0结点,3,2,0结点,4,3,0结点,5,4,0结点,6,3,-1结点,7,1,-1单元,1,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,0 单元,4,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,7,1,1,0,1,1,0 单元,7,1,1,1,0,1,1,0 单元,2,7,1,1,0,1,1,0 单元,4,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,7,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,2,-90,0,0 结点支承,5,1,0,0结点荷载,2,1,1,-90 结点荷载,3,1,1,-90 结点荷载,4,1,1,-90END三、用求解器求解静定结构报告中应包括以下内容：求解过程命令文档结果（内力图）结点,1,0,0结点,2,2,0结点,3,4,0结点,4,6,0结点,5,8,0结点,6,6,-2结点,7,2,-2单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,7,1,1,0,1,1,0 单元,7,1,1,1,0,1,1,0 单元,2,7,1,1,0,1,1,0 单元,4,6,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,2,-90,0,0 结点支承,5,1,0,0单元荷载,1,3,1,0,1,90 单元荷载,2,3,1,0,1,90 单元荷载,3,3,1,0,1,90 单元荷载,4,3,1,0,1,90END四、用求解器计算结构的影响线报告中应包括以下内容：求解过程命令文档结果（内力图）TITLE,求影响线结点,1,0,0结点,2,1,0结点,3,4,0结点,4,5,0结点,5,8,0结点,6,9,0结点,7,11,0结点,8,13,0结点,9,14,0单元,1,2,0,0,0,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,0单元,5,6,1,1,0,1,1,1单元,6,7,1,1,1,1,1,0单元,7,8,1,1,0,1,1,1单元,8,9,1,1,1,1,1,1结点支承,2,3,0,0,0结点支承,4,1,0,0结点支承,6,1,0,0结点支承,8,1,0,0影响线参数,-2,2,1/2,2END五、用求解器计算两层两跨刚架结构已知：结构尺寸，荷载（见图中）梁截面：mm⨯=hb700250⨯报告中应包括以下内容：求解过程命令文档结果（内力图、位移图）结点,1,0,0结点,2,0,4.2结点,3,0,7.8结点,4,6,7.8结点,5,6,4.2结点,6,6,0结点,7,12,4.2结点,8,12,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,7,1,1,1,1,1,1单元,7,8,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,6,6,0,0,0,0结点支承,8,6,0,0,0,0单元荷载,3,3,15,0,1,90单元荷载,6,3,20,0,1,90单元荷载,7,3,20,0,1,90结点荷载,3,1,80,0结点荷载,2,1,50,0单元材料性质,3,3,350000,14291667,0,0,-1 单元材料性质,6,6,350000,14291667,0,0,-1 单元材料性质,1,2,420000,12600000,0,0,-1 单元材料性质,4,5,420000,12600000,0,0,-1 单元材料性质,8,8,420000,12600000,0,0,-1 单元材料性质,7,7,350000,14291667,0,0,-1。
结构动力学读书报告
《结构动力学》读书报告结构动力学读书报告学习完本门课程和结合自身所学专业，我对本门课程内容的理解和在各方面的应用总结如下：1.（1）结构动力学及其研究内容：结构动力学是研究结构系统在动力荷载作用下的振动特性的一门科学技术，它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。
本书的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。
（2）主要理论分析结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。
对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法。
作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模型，在确定载荷后，导出模型的运动方程，然后选用合适的方法求解。
（3）数学模型将结构离散化的方法主要有以下三种：①集聚质量法：把结构的分布质量集聚于一系列离散的质点或块，而把结构本身看作是仅具有弹性性能的无质量系统。
由于仅是这些质点或块才产生惯性力，故离散系统的运动方程只以这些质点的位移或块的位移和转动作为自由度。
对于大部分质量集中在若干离散点上的结构，这种方法特别有效。
②广义位移法：假定结构在振动时的位形（偏离平衡位置的位移形态）可用一系列事先规定的容许位移函数fi（它们必须满足支承处的约束条件以及结构内部位移的连续性条件）之和来表示，例如，对于一维结构，它的位形u(x)可以近似地表为：结构动力学(1) 式中的qj称为广义坐标,它表示相应位移函数的幅值。
这样，离散系统的运动方程就以广义坐标作为自由度。
对于质量分布比较均匀，形状规则且边界条件易于处理的结构，这种方法很有效。
③有限元法：可以看作是分区的瑞利－里兹法，其要点是先把结构划分成适当数量的区域（称为单元），然后对每一单元施行瑞利－里兹法。
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结构力学求解器学习报告
一、实习目的
结构力学上机实习使训练学生使用计算机进行结构计算的重要环节。
通过实习，学生可以掌握如何使用计算机程序进行杆系结构的分析计算，进一步掌握结构力学课程的基本理论和基本概念。
在此基础上，通过阅读有关程序设计框图，编写、调试结构力学程序，学生进一步提高运用计算机进行计算的能力，为后续课程的学习、毕业设计及今后工作中使用计算机进行计算打下良好的基础。
二、实习时间
大三上学期第19周星期一至星期五。
三、实习内容
本次实习以自学为主，学习如何使用结构力学求解器进行结构力学问题的求解，包括：二维平面结构（体系）的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等。
对所有这些问题，求解器全部采用精确算法给出精确解答。
四、心得体会
第一天上机时，张老师对结构力学求解器的使用方法进行了简单的介绍，然后就是学生自己自学的时间了。
每个学生都有自己对应的题目要完成，在完成这些题目的同时，我也逐渐对结构力学求解器的运用更加自如。
从刚开始的生疏到最后的熟练运用，我遇到了不少问题：①第一次使用在有些问题上拿不定注意，例如，在材料性质那一栏，我不知
道是EA和EI的取值②第一次接触这个软件，在使用过程中不知道该如何下手，题目条件的输入顺序也很模糊。
③经常会忘记添加荷载的单位，导致计算结果出现问题。
④对于有些命令不能很明确的知道其用法，致使在使用时经常出错。
在面对这些问题时，我一般都会向同学和老师寻求帮助，直到最终将问题解决。
通过这几天的上机实习，不仅让我进一步掌握了结构力学的知识，同时，还使我对结构力学求解器有了更深入的了解：
1. 结构力学求解器首先是一个计算求解的强有效的工具。
对于任意平面的结构，只要将参数输进求解器，就可以得到变形图和内力图，甚至还可以求得临界荷载等问题。
2.即便是结构力学的初学者，只要会用求解器，也可以用求解器来方便地求解许多结构的各类问题，以增强对结构受力特性的直观感受和切实体验。
3.书本中的方法并非所有类型的问题都可以解决，例如，不规则分布的荷载以及超静定结构用传统方法比较困难，但用求解器就较为简单。
而且，用求解器求解问题时可以不忽略轴向变形等书本中忽略的条件，与实际更加相符。
4.求解器可以用静态图形显示结构简图、变形图、内力图，还可以用动画显示机构模态、振型等动态图形。
利用复制到剪贴板的功能，可以将结构简图、变形图、内力图以点阵图或矢量图的形式粘贴到word文档中，并可以方便地进行再编辑。