结构力学
1、混凝土的优缺点?(选择)p3(书)钢筋混凝土优缺点:优点:钢筋混凝土结构具有刚度大,整体性能强,耐久性和耐火性较好等显著优点。
新拌制的混凝土是可塑的,因而可以根据需要浇筑成各种形状的构件和结构,适用性广,取材也比较方便。
缺点:自重大,抗裂性能差,隔声和隔热效果差,施工复杂,工序多,需要大量的模板、支撑,户外施工受气候条件限制,补强修复比较困难。
有效地改进办法有采用轻骨料以减轻自重,采用预应力混凝土以提高结构的抗裂性能等。
(课件)混凝土结构的优点:⑴可模性好:混凝土可根据需要浇筑成各种形状和尺寸,适用于各种形状复杂的结构,如曲线形梁、拱、空间薄壳、箱形结构等。
⑵能充分合理利用材料的性能,强度价格比合理:钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥,结构承载力与刚度比例合适,基本无局部稳定问题,单位应力价格低,对于一般工程结构,经济指标优于钢结构。
⑶耐久性和耐火性较好,维护费用低:钢筋有混凝土的保护层,不易产生锈蚀,而混凝土的强度随时间而增长;混凝土是不良热导体,30mm厚混凝土保护层可耐火2小时,使钢筋不致因升温过快而丧失强度。
⑷适应灾害环境能力强。
现浇混凝土结构的整体性好,且通过合适的配筋,可获得较好的延性,适用于抗震、抗爆结构;同时防振性和防辐射性能较好,适用于防护结构。
⑸于就地取材,节约钢材。
混凝土所用的大量砂、石,易于就地取材。
近年来,已有利用工业废料来制造人工骨料,或作为水泥的外加成分,改善混凝土的性能。
混凝土结构的缺点:⑴自重大:不利于抗震,不利于大跨、高层结构。
可采用T形、工形、箱形等更合理的构件截面形式;⑵抗裂性差:普通RC结构,在正常使用阶段往往带裂缝工作,环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性;也限制了普通RC用于大跨结构,高强钢筋无法应用。
⑶施工复杂,工序多(支模、绑钢筋、浇筑、养护),工期长,且施工受季节、天气的影响较大。
2、作用是建筑结构设计的基本依据之一,分为直接作用和间接作用;(填空)p29凡施加在结构上的集中力或分布力,属于直接作用,称为荷载(也称为载荷或负荷的),例如恒载(永久荷载),活荷载(可变荷载),风荷载等.凡引起结构外加变形(包括裂缝)或约束变形的原因,属于间接作用,例如基础沉降,地震作用,温度变化,材料收缩,焊接等。
3、荷载代表值和标准值(选择)p30对永久荷载应采用标准值作为代表值。
对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值荷载标准值是荷载的基本代表值,指结构在使用期间可能出现的最大荷载值。
荷载标准值统一由设计基准期(50年)最大荷载概率分布的某个分位值来确定,有永久荷载标准值(Gk)和可变荷载标准值(Qk)。
4、钢材的性能指标p481)伸长率,是钢材塑性性能的主要指标;2)冷弯性能,是衡量钢材加工性能的一个指标;3)焊接性,焊接连接是钢结构最常用的连接形式,焊接性好是指焊接安全、可靠,不发生焊接裂缝。
4)冲击韧性,是判断钢材在承受动力荷载作用时是否出现脆性破坏的主要指标。
5、结构设计的基本原则(p53)在规定使用年限内结构必须满足的功能要求:安全性、适用性、耐久性6、结构的极限状态(现象、适用范围p54)承载能力极限状态:这类极限状态对应于结构或结构构件达到了最大承载力,或者产生了不适于继续承载的过大变形,从而丧失了安全性功能的一种特定状态。
当结构或构件出现下列状态之一,即认为超过了承载能力极限状态。
a、整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);b、结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)或因过度变形而不适于继续承载;c、结构转变为机动体系d、结构或结构构件丧失稳定(如压屈等);e、地基丧失承载能力而破坏(如失稳等);正常使用极限状态:这类极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值,从而丧失了适用性和耐久性功能的一种特定状态。
当结构或构件出现下列状态之一,即认为超过了正常使用极限状态。
a、影响正常使用或外观的变形;b、影响正常使用耐久性能的局部破坏(包括裂缝);c、影响正常使用的振动;d、影响正常使用的其他特定的状态。
7、结构设计的基本原则(56)荷载效应S是指荷载引起的结构构件内力(轴向力N、剪力V、弯矩M、扭矩T)和变形(绕度、侧移、裂缝等)。
结构上的荷载是随机变量,因而荷载相应S也是随机变量。
结构抗力R是指结构或构件承受作用效应的能力,如构件的承载能力、刚度、裂缝能力等。
影响结构抗力的主要因素有材料性能(强度、变形模量等)、几何参数以及计算模式的精算性等。
由于这些因素的不确定性,结构抗力必然也是随机变量。
8、设计基准期:分析结构可靠度时,为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数(课件)。
指为确定可变荷载值以及与时间有关的材料性能(强度、变形模量等)的取值而采用的时间参数。
我国设计基准期T 为50年。
设计使用年限:指在正常维护的条件下,设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的年限。
设计使用年限的概念不同于实际寿命、耐久年限或设计基准期。
9、结构的可靠度57:结构在规定时间内、规定的条件下完成预定功能的概率称为可靠概率,即结构的可靠度。
10、结构的失效概率P f 与可靠指标β之间的关系(58)可靠指标β与结构的失效概率P f 之间在数值上存在对应关系,可靠指标值β越大,P f 值越小,结构越可靠。
反之亦然。
正是由于可靠指标β可以作为度量结构可靠度的一个指标,故称其为结构的可靠指标。
11、正截面破坏的3种形态p86根据大量的试验表明,由于纵向配筋率ρ的不同,受弯构件正截面可能产生三种不同的破坏形式:适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。
少筋梁配筋率 适筋梁超筋梁①适筋破坏(ρmin ≤ρ≤ρmax):适筋梁的破坏始自受拉区钢筋的屈服,之后受压区混凝土被压碎(先屈后碎)。
在梁完全破坏以前,裂缝和挠度急剧增大,给人以明显预兆,属于延性破坏类型。
②超筋破坏(ρ>ρmax):超筋梁破坏时压区混凝土被压坏,而受拉区钢筋应力尚未达到屈服强度(碎而不屈)。
破坏突然,属于脆性破坏类型。
且用钢量大,不经济,在设计中不应采用。
③少筋破坏(ρ<ρmin):少筋梁的受拉区混凝土一旦开裂,受拉钢筋即达到屈服并进入强化阶段,甚至被拉断(屈而不碎)。
破坏突然,属于脆性破坏类型。
且截面尺寸一般较大,承载能力低,不经济,在设计中不应采用。
12、适筋梁正截面破坏的3个阶段,各自的特点,计算依据,过程,每个阶段依据(简答p88)第一阶段(弹性阶段/开裂前工作阶段):从开始加荷到受拉区混凝土开裂,梁的整个截面均参加受力。
虽然受拉区混凝土在开裂以前有一定的塑性变形,但整个截面的受力基本接近线弹性。
截面抗弯刚度较大,挠度和截面曲率很小,钢筋的应力也很小,且都与弯矩近似成正比。
当受拉边缘的拉应变达到混凝土极限拉应变时(et=etu),为截面即将开裂的临界状态,此时的弯矩值称为开裂弯矩Mcr(cracking moment)第二阶段(带裂缝工作阶段):在开裂瞬间,开裂截面受拉区混凝土退出工作,其开裂前承担的拉力将转移给钢筋承担,导致钢筋应力有一突然增加(应力重分布),这使中和轴比开裂前有较大上移。
荷载继续增加,钢筋拉应力、挠度变形不断增大,裂缝宽度也不断开展,但中和轴位置没有显著变化。
由于受压区混凝土压应力不断增大,其弹塑性特性表现得越来越显著,受压区应力图形逐渐呈曲线分布。
当荷载达到某一数值时,纵向受拉钢筋将开始屈服。
第三阶段(屈服阶段):该阶段钢筋的拉应变和受压区混凝土的压应变都发展很快,截面受压区边缘纤维应变增大到混凝土极限压应变时,构件即开始破坏。
其后,再进行试验时虽然仍可以继续变形,但所承受的弯矩将开始降低,最后受压区混凝土被压碎而导致构件完全破坏。
第一阶段:抗裂计算的依据第二阶段:构件在正常使用极限状态中变形与裂缝宽度验算的依据第三阶段:承载力极限状态计算的依据第一阶段——弹性阶段:弯矩很小,截面上的应力和应变都很小,钢筋和混凝土的应力、应变都处于弹性工作状态,随着弯矩的增大,混凝土的受拉塑性变形明显发展,使接近截面中和轴的混凝土中的拉应力也逐渐增加。
第二阶段——带裂缝工作阶段:开裂部分的混凝土脱离了受拉工作,将承担的拉力转移给钢筋,钢筋的应力显著增强。
裂缝逐渐向上发展,截面中和轴上升,但中和轴下方为开裂部分的混凝土仍可承担小部分拉力。
受压混凝土的塑性应变明显,压应力分布逐渐变为曲线形。
第三阶段------屈服阶段:钢筋应力达到屈服时受压混凝土尚未被压碎,弯矩仍有可能增大,钢筋应力不再增大但其塑性应变迅速发展,形成流幅;裂缝显著发展并形成一条临界裂缝,梁的挠度和曲率显著增大,刚度急剧降低,表明此时截面已进入“屈服”状态,但仍有一定的变形能力。
最后,截面中和轴迅速上升,促使混凝土受压面积缩小,混凝土压应力随之增大且分布图形明显弯曲,当截面受压边缘混凝土应变达到混凝土极限压应变时,在临界裂缝两侧的一定范围内受压区出现纵向裂缝,混凝土被压碎,截面达到极限受弯承载力。
13、正截面受弯承载力计算采用的几种基本假定(91)a.平截面假定假设构件在弯矩作用下,变形后截面仍保持为平面;b.钢筋与混凝土共同工作钢筋与混凝土之间无粘结滑移破坏,钢筋的应变与其所在位置混凝土的应变一致;c.不考虑拉区混凝土参与工作受拉区混凝土开裂后退出工作;d.材料的本构关系混凝土的受压本构关系和钢筋的受拉本构关系均采用理想简化模型。
(书)①截面应保持平面(平均应变平截面假定)②不考虑混凝土的抗拉强度③混凝土受压应力-应变关系曲线采用图5.1.11④纵向钢筋的应力取等于应变与其弹性模量的乘积,但其绝对值不应大于相应的强度设计值。
纵向受拉钢筋的极性应变εsu=0.0114、计算配筋,p95例5.2.1、p98例5.2.4、p212课后习题5-4,p93公式已知步骤不能漏:M已知,材料强度给定第一步求Ho,第二步计算配筋,第三步求配筋量,第四步验算配筋量;15、斜截面破坏剪跨比(p111)截面的配箍率sv ρ是影响梁斜截面受破坏形态及承载力的主要因素:剪跨比λ= ,(跨高比l= ,)截面的配箍率sv ρ=随着剪跨比λ值的增大,斜截面受剪承受能力下降;随着跨高比值的增大,相对于受弯承载力,斜截面受剪承载力下降;16、集中荷载作用下梁的斜截面受剪破坏形态有三类:111 A 、斜压破坏:当剪跨比λ<1且配箍率过高时,发生斜压破坏; B 、斜拉破坏:当梁的剪跨比λ>3且配箍率过低时,发生斜拉破坏; C 、剪压破坏:当配箍率适中且剪跨比1≤λ≤3时,发生剪压破坏 (剪跨比λ较大,说明σ(或M )较大→ 截面容易被拉坏; 剪跨比λ较小,说明τ(或V )较大→ 截面容易被压坏。
结构力学
结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。动载荷是指随时间而改变的载荷。在 动载荷作用下,结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。由于涉及时间因素,结构动力学的研究内容 一般比结构静力学复杂的多。(见结构动力学)
结构稳定理论
结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。现代工程中大量使用细长型和薄型结构,如细杆、薄板和薄壳。
结构力学
基础学科
01 简介
03 发展简史 05 研究方法
目录
02 工作任务 04 学科体系 06 能量法
结构力学是固体力学的一个分支,它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科, 它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应 (外力,温度效应,施工误差及支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力,剪力,弯矩,扭矩)的计算,位 移(线位移,角位移)计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期,振型)的计算等。结构力学通 常有三种分析的方法:能量法,力法,位移法,由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法,成为利用计 算机进行结构计算的理论基础。
能量法
结构力学中的能量原理以内部和外部力量的能量或作业的形式表达应力,应变或变形,位移,材料特性和外 部影响之间的关系。由于能量是一个标量,这些关系为固体力学中可变形体的控制方程提供了方便和可选的方法。 它们也可以用于获得相当复杂系统的近似解,绕过了解一组控制偏微分方程的困难任务。
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简介
结构力学是一门古老的学科,又是一门迅速发展的学科。新型工程材料和新型工程结构的大量出现,向结构 力学提供了新的研究内容并提出新的要求。计算机的发展,又为结构力学提供了有力的计算工具。另一方面,结 构力学对数学及其他学科的发展也起了推动作用。有限元法这一数学方法的出现和发展就和结构力学的研究有密 切关系。在固体力学领域中,材料力学给结构力学提供了必要的基本知识,弹性力学和塑性力学是结构力学的理 论基础。另外,结构力学与流体力学相结合形成边缘学科——结构流体弹性力学。
结构力学(全套课件131P) ppt课件
的两根链杆的杆轴可以平行、交叉,或延长线交于
一点。
当两个刚片是由有交汇点的虚铰相连时,两个刚
片绕该交点(瞬时中心,简称瞬心)作相对转动。
从微小运动角度考虑,虚铰的作用相当于在瞬时
中心的一个实铰的作用。
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规则二 (三刚片规则): 三个刚片用不全在一条直线上的三个单铰(可以
是虚铰)两两相连,组成无多余约束的几何不变体 系。
两个平行链杆构成沿平行方向上的无穷远虚铰。
三个刚片由三个单铰两两相连,若三个铰都有交 点,容易由三个铰的位置得出体系几何组成的结论 。当三个单铰中有或者全部为无穷远虚铰时,可由 分析得出以下依据和结论:
1、当有一个无穷远虚铰时,若另两个铰心的连 线与该无穷远虚铰方向不平行,体系几何不变;若 平行,体系瞬变。
3、通过依次从外部拆除二元体或从内部(基础、 基本三角形)加二元体的方法,简化体系后再作分 析。
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第一部分 静定结构内力计算
静定结构的特性: 1、几何组成特性 2、静力特性 静定结构的内力计算依据静力平衡原理。
第三章 静定梁和静定刚架
§3-1 单 跨 静 定 梁
单跨静定梁的类型:简支梁、伸臂梁、悬臂梁 一、截面法求某一指定截面的内力
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1、单约束(见图2-2-2) 连接两个物体(刚片或点)的约束叫单约束。
1)单链杆(链杆)(上图) 一根单链杆或一个可动铰(一根支座链杆)具
有1个约束。 2)单铰(下图)
一个单铰或一个固定铰支座(两个支座链杆) 具有两个约束。 3)单刚结点
一个单刚结点或一个固定支座具有3个约束。
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2、复约束 连接3个(含3个)以上物体的约束叫复约束。
三、对体系作几何组成分析的一般途径
结构力学常用公式
结构力学常用公式
1.应力公式:σ=F/A,其中 F 为作用力,A 为作用面积,σ为应力。
2. 应变公式:ε = ΔL/L0,其中ΔL 为变形量,L0 为原始长度,ε为应变。
3. 弹性模量公式:E = σ/ε,其中 E 为弹性模量。
4. 餘弦定理:c = a + b - 2abcosC,其中 a,b 为两边的长度,
C 为两边之间的夹角,c 为斜边的长度。
5. 正弦定理:a/sinA = b/sinB = c/sinC,其中 a,b,c 为三角形三条边的长度,A,B,C 为三角形对应的内角。
6. 面积公式:A = 1/2bh,其中 b 为底边的长度,h 为高度。
7. 矩形截面抵消矩阵算式:I = bh/12,其中 I 为矩形截面的抵消矩阵,b 为宽度,h 为高度。
8. 圆形截面抵消矩阵算式:I = πr/4,其中 I 为圆形截面的抵消矩阵,r 为半径。
9. 计算杆件最大承受力公式:Fmax = σmaxA,其中 Fmax 为杆件最大承受力,σmax 为材料的最大允许应力,A 为杆件横截面积。
10. 悬索线的张力公式:T = (Wl)/(8d),其中 T 为悬索线的张力,W 为悬挂物的重量,l 为悬挂物的长度,d 为悬索线的跨度。
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结构力学知识点超全总结
结构力学知识点超全总结结构力学是一门研究物体受力和变形的力学学科,它是很多工程学科的基础,如土木工程、机械工程、航空航天工程等。
以下是结构力学的一些重要知识点的总结:1.载荷:结构承受的外力或外界加载的活动载荷,如重力、风荷载、地震载荷等。
2.支座反力:为了平衡结构受力,在支座处产生的力。
3.静力平衡:结构处于静止状态时,受力分析满足力的平衡条件。
这包括平面力系统的平衡、剪力力系统的平衡和力矩力系统的平衡。
4.杆件的拉力和压力:杆件受力状态分为拉力和压力。
拉力是杆件由两端拉伸的状态,压力是杆件由两端压缩的状态。
5.梁的受力和变形:梁是一种长条形结构,在实际工程中经常使用。
梁的受力分析包括剪力和弯矩的计算,梁的变形包括弯曲和剪切变形。
6.悬臂梁和简支梁:悬臂梁是一种只有一端支座的梁结构,另一端自由悬挂。
简支梁是两端都有支座的梁结构。
7.梁的挠度和渐进程度:梁的挠度是指结构在受力后发生的形变。
梁的渐进程度是指梁的挠度随着距离变化的情况。
8.板和平面受力分析:板是一种平面结构,它的受力和变形分析和梁类似。
平面受力分析是一种在平面框架结构上进行受力分析的方法。
9.斜拉索:斜拉索是一种由杆件和拉索组成的结构,它广泛应用于桥梁、摩天大楼等工程中。
斜拉索的受力分析包括张力和弯矩的计算。
10.刚度:刚度是指物体在受力作用下抵抗变形的能力。
刚度越大,物体的变形越小。
刚度可以通过杆件的弹性模量和几何尺寸进行计算。
11.弹性和塑性:结构的受力状态可以分为弹性和塑性两种情况。
弹性是指结构受力后能够恢复到原始形状的性质,塑性是指结构受力后会产生永久变形的性质。
12.稳定性和失稳:结构的稳定性是指结构在受力作用下保持原始形状的能力。
失稳是指结构在受力过程中无法保持原始形状,产生不稳定状态。
13.矩形截面和圆形截面的力学特性:矩形截面和圆形截面是两种常见的结构截面形状。
矩形截面具有较高的抗弯刚度,而圆形截面具有较高的抗剪强度。
结构力学
杆端位移 结点位移 变形协调条件
●
单元集成法求整体刚度矩阵的步骤:
第一步,由单元刚度矩阵[k]e ,求单元贡献矩阵[K] e 。 第二步,叠加各单元贡献矩阵,得到整体刚度矩阵[K] 。
结点力 杆端力 平衡条件
§13.4.2 单元定位向量
(2)杆端位移、杆端力的正负号规定 与坐标轴正方向一致 或 顺时针为正
(单元杆端位移列阵 与 单元杆端力列阵)
§13.2 单元分析(一)
——局部坐标系中的单元刚度矩阵 单元杆端力和杆端位移之间的
转换关系称为单元刚度方程,它表示单元在
杆端有任意给定位移时所产生的杆端力。而 单元刚度矩阵 的转换矩阵。 是杆端力与杆端位移之间
50年代由航空结构工程师发展,逐渐波及土木工程;
20世纪60年代,1960年由R. H. Clough命名 为“有限单元法”(FEM)以来,有限元法蓬勃 发展。不仅结构分析必不可少,而且成为“现 象分析”的一种手段(场问题、时间维问题等 )。1967年首次出版专著,监凯维奇(O. C.
Zienkiewicz)与其学生张佑启(Y. K. Cheung ) 合写《结构与连续力学的有限元法》( 张后来成 为“有限条法”创始人), 该书成为世界名著, 第三版中译本名为《有限元法》。
手算怕繁、电算怕乱
§13.1.1 矩阵位移法的基本思路
◆ 基本原理与传统的位移法相同:
1. 以结点位移为基本未知量;
2. 基本环节: (1)离散化:整个结构分解为若干个单元(在杆件结 构中,通常取一根杆件为一个单元); (2)单元分析:分析单元的杆端力和杆端位移及荷载 之间的关系; (3)整体分析:利用结构的变形协调条件和平衡条件 将各单元集合成整体结构,得到求解基本未知量的矩 阵位移法的基本方程 。
结构力学的名词解释
结构力学的名词解释结构力学是一门研究物体在受力作用下变形、应力分布和破坏形态的学科。
它应用于工程学、建筑学以及材料科学等领域,为设计和分析各种结构提供基础理论与方法。
在本文中,将对结构力学的一些重要概念进行解释。
1. 受力分析受力分析是结构力学的起点,它通过确定受力体系来研究物体在受力作用下的力学行为。
受力分析通常包括力的方向、大小和作用点等方面的确定,以及力的平衡和不平衡情况的分析。
受力分析可以通过数学模型、实验测试和计算机仿真等方法进行。
2. 变形与应变当物体受到外力作用时,会发生变形,即物体的形状、大小或位置发生改变。
变形可以分为弹性变形和塑性变形两种类型。
弹性变形是指物体在外力作用下,发生变形后能恢复到原始形态的现象;而塑性变形则是指物体在外力作用下,发生变形后无法完全恢复的现象。
应变则是衡量变形程度的物理量,表示单位长度或单位体积的变化量。
3. 应力与应力分析应力是指物体内部受到的力的效果,具体来说,是单位面积上的力的大小。
应力通常包括拉应力、压应力和剪应力三种类型。
拉应力是物体在被拉伸时的应力,压应力是物体在被压缩时的应力,而剪应力则是物体在受到切变力时的应力。
应力分析的目的是确定物体内部的应力状态,以便评估结构的稳定性和安全性。
4. 强度与刚度强度是指物体抵抗外力破坏的能力,可以分为压缩强度、拉伸强度和剪切强度等。
刚度则是衡量物体抵抗变形的性质,即物体对外力作用下的变形程度的抵抗能力。
强度和刚度是结构设计的重要考虑因素,旨在确保结构的安全性和稳定性。
5. 破坏形态破坏形态是指物体在受到过大的外力作用时,发生的结构破坏的现象。
根据物体材料和加载条件的不同,破坏形态可以分为拉断、压碎、断裂和屈服等。
破坏形态的分析有助于理解物体在极限条件下的行为,以及设计和改进结构的可靠性。
6. 力学模型与分析方法为了更好地研究和分析结构的力学行为,结构力学使用了多种力学模型和分析方法。
其中,有限元方法是一种常用的数值计算方法,通过将结构离散成许多小单元,利用数值计算的方式模拟和分析结构的应力和变形。
结构力学 structural mechanics
结构力学 structural mechanics
结构力学是固体力学的一个分支,它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科。
结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应(外力,温度效应,施工误差及支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力,剪力,弯矩,扭矩)的计算,位移(线位移,角位移)计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期,振型)的计算等。
结构力学通常有三种分析的方法:能量法,力法,位移法,由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法,成为利用计算机进行结构计算的理论基础。
结构力学的任务
研究在工程结构在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律;分析不同形式和不同材料的工程结构,为工程设计提供分析方法和计算公式;确定工程结构承受和传递外力的能力;研究和发展新型工程结构。
结构力学的学科体系
一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。
结构力学的研究方法
结构力学的研究方法主要有工程结构的使用分析、实验研究、理论分析和计算三种。
在结构设计和研究中,这三方面往往是交替进行并且是相辅相成的进行的。
结构力学是一门古老的学科,又是一门迅速发展的学科。
新型工程材料和新型工程结构的大量出现,向结构力学提供了新的研究内容并提出新的要求。
计算机的发展,为结构力学提供了有力的计算工具。
另一方面,结构力学对数学及其他学科的发展也起了推动作用。
有限元法这一数学方法的出现和发展就与结构力学的研究有密切关系。
结构力学名词解释
结构力学名词解释结构力学是力学的一个分支,主要研究刚体和物体的运动、变形、应力和应变等力学问题。
1. 刚体:刚体是指物体所有点之间的相对位置在运动或作用力下不发生改变的物体。
刚体不会发生形变,其运动可以用平动和转动两种方式描述。
2. 运动学:运动学研究物体的运动状态,主要研究物体的位移、速度和加速度等。
运动学分为平动运动和转动运动两大类。
3. 平动运动:物体的所有点在同一时间内沿着相同方向移动,并且移动的距离相等。
平动运动可以用质心的位置、速度和加速度来描述。
4. 转动运动:物体的某一点围绕某个轴进行旋转运动。
转动运动可以用角度、角速度和角加速度来描述。
5. 力:力是促使物体发生运动或变形的物理量,用矢量表示。
力的单位是牛顿(N),它等于1千克质量在1秒钟内获得的加速度。
6. 应力:应力是物体内部受到的单位面积力的大小,用矢量表示。
常用的应力有压应力和剪应力。
7. 压应力:压应力是垂直于物体表面的作用力对单位面积的大小。
压应力可以导致物体的压缩变形。
8. 剪应力:剪应力是平行于物体表面的作用力对单位面积的大小。
剪应力可以导致物体的剪切变形。
9. 应变:应变是物体在受到外力作用下发生形变的程度,用无量纲的比例表示。
常用的应变有线性应变和切变应变。
10. 线性应变:线性应变是物体的长度与原始长度之差与原始长度的比值。
线性应变可以用来描述物体的拉伸或压缩变形。
11. 切变应变:切变应变是物体内部某一点沿切面上的平均切线方向的位移与该点到切面的距离的比值。
切变应变可以用来描述物体的剪切变形。
12. 应力-应变关系:应力-应变关系描述了物体在外力作用下产生应变的规律。
材料的应力-应变关系可以通过实验得到,常用的应力-应变关系包括线弹性、非线弹性和塑性等。
以上是结构力学中的一些重要名称和概念的解释,结构力学在实际工程中具有重要的应用价值,能够帮助工程师分析和设计各种结构的力学性能。
《结构力学》知识点归纳梳理
《结构力学》知识点归纳梳理《结构力学》是土木工程、建筑工程等专业的重要基础课程之一,它主要研究物体受力作用下的力学性质及其运动规律。
结构力学的知识对于设计和分析各种工程结构具有重要意义。
以下是对《结构力学》中的一些重要知识点进行归纳梳理。
1.静力学基本原理:(1)牛顿第一定律与质点的平衡条件;(2)牛顿第二定律与质点运动方程;(3)牛顿第三定律与作用力对;(4)力的合成与分解。
2.力和力矩的概念和计算:(1)力的点表示和力的向量运算;(2)力矩的点表示和力矩的向量运算;(3)力的矢量和点表示的转换。
3.等效静力系统:(1)强心轴的概念和计算;(2)悬臂梁的等效静力;(3)等效力和等效力矩。
4.支持反力分析:(1)节点平衡法计算支持反力;(2)静力平衡方程计算支持反力。
5.算术运算法:(1)类似向量的加法和减法;(2)类似向量的数量积和向量积。
6.静力平衡条件:(1)法向力平衡条件;(2)切向力平衡条件;(3)力矩平衡条件。
7.杆件受力分析:(1)内力的概念和分类;(2)弹性力的性质和计算方法;(3)强度力的性质和计算方法。
8.杆件内力的作图法:(1)内力的几何关系;(2)内力图的作图方法。
9.杆件内力的计算方法:(1)等效系统的概念和计算方法;(2)推力与拉力的分析与计算。
10.刚性梁的受力分析:(1)刚性梁的受力模式;(2)刚性梁的截面受力分析;(3)刚性梁的等效荷载。
11.弯矩与剪力的计算方法:(1)弯矩和剪力的表达式;(2)弯矩和剪力的计算方法。
12.杆件的弯曲:(1)弯曲梁的受力分析;(2)弯曲梁的弯曲方程。
13.弹性曲线:(1)弹性曲线的概念和性质;(2)弹性曲线的计算方法。
14.梁的挠度:(1)梁的挠度方程;(2)梁的挠度计算方法。
15.梁的受力:(1)梁受力分析的应用;(2)梁的横向剪切力。
以上是对《结构力学》中的一些重要知识点的归纳和梳理。
通过学习和掌握这些知识点,可以帮助我们更好地理解结构力学的基本原理,从而能够进行工程结构的设计和分析。
结构力学
1、绪论结构:在土木工程中,由建筑材料构成,能承受荷载而起骨架作用的构筑物。
结构力学的任务:研究结构的组成规律、合形式及结构计算简图的合理选择/研究结构内力和变形的计算方法,以便进行结构强度和刚度的验算/研究结构结构的稳定性以及在动力荷载作用下结构的反应。
结构力学的计算问题分为:静定性的问题/超静定性的问题(三个基本条件:力系的平衡条件/变形的连续条件/物理条件)结构:杆件结构/板壳结构/实体结构结点:铰结点/刚结点平面结构支座:活动铰支座/固定铰/固定/定向杆件结构:按其组成:梁/拱/刚架/桁架/组合结构,按计算特点:静定结构/超静定结构。
荷载的分类:按作用时间长短:恒荷载/活荷载,按作用位置:可动荷载/移动荷载,按作用性质:静力荷载/动力荷载2、结构的几何组成分析自由度:一个体系的自由度表示该体系独立运动的数目,或体系运动时可以独立改变的坐标数目。
约束:使体系减少自由度的装置或连接。
(分为:支座约束/刚片间的连接约束)几何组成分析的目的:判定杆件体系是否几何可变,从而决定其能否用作结构/研究几何不变、无多余约束体系的组成规则。
几何不变无多余约束体系的组成规则:一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接/两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆连接/三刚片用不在同一直线上的三个铰两两相连。
结构的几何组成和静力特征之间的关系:几何不变,无多余约束,静定结构/几何不变,有多余约束,超静定结构/几何可变,不能用作结构3、静定梁计算步骤:先计算支座反力/再计算截面内力/最后绘制内力图截面内力:弯矩\剪力\轴力计算截面内力的基本方法:截面法绘制弯矩图的基本方法:分段叠加法。
以控制截面将杆件分为若干段。
无载段的弯矩图即相邻控制截面弯矩纵坐标之间间所连直线,有载段,以相邻控制截面弯矩纵坐标所连虚直线为基线,叠加以该段长度为跨度的简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图,剪力图和轴力图则将相邻控制截面内纵坐标连以直线即得。
内力图的纵坐标垂直于杆轴线画,弯矩图画在杆件受拉纤维一侧,不注正负号,剪力图和轴力图则注明正负号。
