结构力学概念部分

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工程学中的结构力学

工程学中的结构力学

工程学中的结构力学结构力学是工程学的重要基础,也是建筑、桥梁、航空航天、汽车等领域的重要理论和应用工具。

结构力学研究工程结构的受力、变形、稳定性等问题,通过确定结构的内力、应力、应变等参数,为工程设计、优化、安全评估等提供依据。

本文将介绍结构力学的基本概念、方法和工程应用,以及与之相关的一些热点问题和发展趋势。

一、结构力学的基本概念和方法结构力学是力学和数学的交叉学科,其基本概念包括受力分析、变形分析、稳定性分析等。

受力分析是结构力学的核心内容,其基本思想是根据新、老结构的内外受力平衡条件,确定结构的内力分布、反力大小和方向等参数,进而计算结构各部分的应力、应变、变形等参数。

在受力分析中,通常采用弹性力学的基本原理,即虽然结构在受力作用下产生应力和应变,但只要不超过材料的弹性极限,结构即能够恢复其原状。

变形分析是针对结构的变形和变形对结构性能的影响进行的分析。

变形可以分为线性和非线性两种情况。

线性变形是指结构受力后,其变形与施力的大小成正比,变形与加载方向无关;非线性变形则是指变形不仅与受力大小有关,还与加载方向有关,这种情况下结构通常会发生一些意外的变形和变形后的不可预测的反应。

变形分析的目的是为了保证结构在受到内外力的作用下,仍能保持稳定,不发生失稳和倒塌等严重事故。

稳定性分析是结构力学的基础之一,其目的在于确定结构的稳定性,即结构在受到外力作用下是否能保持稳定。

稳定性分析不仅关注结构的整体稳定性,还关注结构中每个局部构件的稳定性,在设计中采取不同的方法考虑局部稳定性即可保证整个结构的稳定。

稳定性分析包括杆件稳定性、板件稳定性和薄壳稳定性等。

除基本概念外,结构力学还有一系列计算方法,如有限元法、计算流体力学、计算机模拟等。

其中,有限元法是结构力学分析的主要方法,是一种数值计算法,能够精确地计算结构的内力、应力、应变等参数。

有限元法通常将结构分割成若干个小单元,每个小单元再予以分析计算,最后汇集各小单元的计算结果,得出整体结构的分析结果。

结构力学的名词解释

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。

结构力学基础概念及原理

结构力学基础概念及原理

结构力学基础概念及原理结构力学是研究物体在受到外力作用下的变形和破坏行为的一门学科。

它是土木工程、航空航天工程和机械工程等领域中的重要基础学科,对于设计和分析各种结构的性能至关重要。

本文将介绍结构力学的基础概念和原理。

一、力的基本概念力是一种物理量,用来描述物体之间相互作用的现象。

常见的力包括重力、弹力、摩擦力等等。

力的大小用牛顿(N)作为单位,方向用箭头表示。

力的共轭现象是反作用力,即两个物体之间的相互作用力大小相等而方向相反。

二、结构的受力情况结构受到的力可以分为内力和外力。

外力是指作用在结构上的力,如重力、风力等。

内力是指结构内部的分子间力,如剪力、挠曲力等。

结构力学通过研究结构的受力情况,可以确定结构的稳定性和安全性。

三、结构的静力平衡条件结构处于静力平衡状态时,结构受力的合力和合力矩都等于零。

根据静力平衡条件,可以解析和计算结构受力情况,进而设计结构的合适尺寸和材料。

四、梁的受力分析梁是一种常见的结构元件,用来支撑和传递荷载。

在结构力学中,通过对梁的受力分析来研究梁的强度和刚度。

梁的受力分析方法包括受力图法、弹性线条法和工程力学方法等。

五、杆的受力分析杆是另一种常见的结构元件,通常用来承受拉力或压力。

在结构力学中,通过对杆的受力分析来研究杆的稳定性和强度。

杆的受力分析方法包括受力图法、截面法和位移法等。

六、结构的变形与刚度结构在受到外力作用时会发生变形,变形可以分为弹性变形和塑性变形两种情况。

弹性变形是指结构受力后恢复原状的变形,而塑性变形是指结构受力后无法恢复原状的变形。

结构的刚度可以用来描述结构对力的响应程度,刚度越大,结构变形越小。

七、结构的破坏与强度结构在承受超过其承载能力的荷载时会发生破坏。

结构力学研究结构的破坏机理和破坏模式,以确定结构的强度和安全性。

常见的结构破坏模式包括拉断、压碎、剪切和弯曲等。

结构力学基础概念及原理的理解对于工程设计和结构分析至关重要。

本文介绍了结构力学的基础概念和原理,包括力的基本概念、结构的受力情况、结构的静力平衡条件、梁和杆的受力分析、结构的变形与刚度以及结构的破坏与强度。

结构力学主要知识点归纳

结构力学主要知识点归纳

结构力学主要知识点一、基本概念1、计算简图:在计算结构之前,往往需要对实际结构加以简化,表现其主要特点,略去其次要因素,用一个简化图形来代替实际结构。

通常包括以下几个方面:A、杆件的简化:常以其轴线代表B、支座和节点简化:①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座;②铰节点、刚节点、组合节点。

C、体系简化:常简化为集中荷载及线分布荷载D、体系简化:将空间结果简化为平面结构2、结构分类:A、按几何特征划分:梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。

B、按内力是否静定划分:①静定结构:在任意荷载作用下,结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定。

②超静定结构:只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力,还必须考虑变形条件才能确定。

二、平面体系的机动分析1、体系种类A、几何不变体系:几何形状和位置均能保持不变;通常根据结构有无多余联系,又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系。

B、几何可变体系:在很小荷载作用下会发生机械运动,不能保持原有的几何形状和位置。

常具体划分为常变体系和瞬变体系。

2、自由度:体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目。

3、联系:限制运动的装置成为联系(或约束)体系的自由度可因加入的联系而减少,能减少一个自由度的装置成为一个联系①一个链杆可以减少一个自由度,成为一个联系。

②一个单铰为两个联系。

4、计算自由度:)2(3r h m W +-=,m 为刚片数,h 为单铰束,r 为链杆数。

A 、W>0,表明缺少足够联系,结构为几何可变;B 、W=0,没有多余联系;C 、W<0,有多余联系,是否为几何不变仍不确定。

5、几何不变体系的基本组成规则:A 、三刚片规则:三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联,组成的体系是几何不变的,而且没有多余联系。

B 、二元体规则:在一个刚片上增加一个二元体,仍未几何不变体系,而且没有多余联系。

C 、两刚片原则:两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联,为几何不变体系,而且没有多余联系。

结构力学基础概念

结构力学基础概念

结构力学基本概念第一章绪论1、建筑物和工程设施中承受..称为工程结构,简称为结构。

....的部分..、传递荷载....而起骨架作用从几何角度来看,结构可分为三类,分别为:杆件结构、板壳结构、实体结构。

2、结构力学中所有的计算方法都应考虑以下三方面条件:①力系的平衡条件或运动条件。

②变形的几何连续条件。

③应力与变形间的物理条件(或称为本构方程)。

3、结点分为:铰结点、刚结点。

铰结点:可以传递力,但不能传递力矩。

刚结点:既可以传递力,也可以传递力矩。

4、支座按其受力特质分为:滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座。

5、在结构计算中,为了简化,对组成各杆件的材料一般都假设为:连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。

6、荷载是主动..作用于结构的外力。

狭义荷载:结构的自重、加于结构的水压力和土压力。

广义荷载:温度变化、基础沉降、材料收缩。

7、根据荷载作用时间的久暂,可以分为:恒载、活载。

根据荷载作用的性质,可以分为:静力荷载、动力荷载。

第二章结构的几何构造分析1、在几何构造分析中,不考虑这种由于材料的应变所产生的变形..................。

2、杆件体系可分为两类:几何不变体系------在不考虑材料应变的条件下,体系的位置和形状是不能改变的。

几何可变体系------在不考虑材料应变的条件下,体系的位置和形状是可以改变的。

3、自由度:一个体系自由度的个数..。

.......的个数...可以独立改变的坐标......,等于这个体系运动时一点在平面内有两个自由度(横纵坐标)。

一个刚片在平面内有三个自由度(横纵坐标及转角)。

4、凡是自由度..都是几何可变....体系。

.....的体系...的个数大于零5、一个支杆(链杆)相当于一个约束。

可以减少一个自由度.......。

一个单.铰(只连接两个刚片的铰)相当于两个约束。

可以减少两个自由度.......。

一个单.刚结(刚性结合)相当于三个约束,可以减少三个自由度.......。

结构力学主要知识点归纳

结构力学主要知识点归纳

结构力学主要知识点归纳Organized at 3pm on January 25, 2023Only by working hard can we be better结构力学主要知识点一、基本概念1、计算简图:在计算结构之前,往往需要对实际结构加以简化,表现其主要特点,略去其次要因素,用一个简化图形来代替实际结构;通常包括以下几个方面:A、杆件的简化:常以其轴线代表B、支座和节点简化:①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座;②铰节点、刚节点、组合节点;C、体系简化:常简化为集中荷载及线分布荷载D、体系简化:将空间结果简化为平面结构2、结构分类:A、按几何特征划分:梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构;B、按内力是否静定划分:①静定结构:在任意荷载作用下,结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定;②超静定结构:只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力,还必须考虑变形条件才能确定;二、平面体系的机动分析1、体系种类A、几何不变体系:几何形状和位置均能保持不变;通常根据结构有无多余联系,又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系;B、几何可变体系:在很小荷载作用下会发生机械运动,不能保持原有的几何形状和位置;常具体划分为常变体系和瞬变体系;2、自由度:体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目;3、联系:限制运动的装置成为联系或约束体系的自由度可因加入的联系而减少,能减少一个自由度的装置成为一个联系①一个链杆可以减少一个自由度,成为一个联系;②一个单铰为两个联系;4、计算自由度:)W+-=,m为刚片数,h为单铰束,r为链杆数;h2(3rmA、W>0,表明缺少足够联系,结构为几何可变;B、W=0,没有多余联系;C、W<0,有多余联系,是否为几何不变仍不确定;5、几何不变体系的基本组成规则:A、三刚片规则:三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联,组成的体系是几何不变的,而且没有多余联系;B、二元体规则:在一个刚片上增加一个二元体,仍未几何不变体系,而且没有多余联系;C、两刚片原则:两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联,为几何不变体系,而且没有多余联系;6、虚铰:连接两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰;虚铰在无穷远处的体系分析可见结构力学P20,自行了解;7、静定结构的几何构造为特征为几何不变且无多余联系;三、静定梁与静定钢架1、内力图绘制:A 、内力图通常是用平行于杆轴线方向的坐标表示截面的位置,用垂直于杆轴线的坐标表示内力的数值而绘出的;B 、弯矩图习惯绘在杆件受拉的一侧,而图上可不注明正负号;梁的剪力图和轴力图将正值的竖标绘在基线的上方,同时注明正负号;刚架的剪力图和轴力图将正值的竖标绘在杆件的任意一侧,但必须注明正负号;C 、轴力以拉为正,剪力以绕隔离体顺时针方向转动为正;弯矩以使梁的下侧纤维受拉为正;D 、一般先求出支反力再求内力;2、计算躲跨静定梁的顺序应该是先附属部分,后基本部分;3、静定结构的特征:A 、静力解答唯一性B 、在静定结构中,除荷载外,其他任何原因如温度改变、支座位移、材料收缩、制造误差等均不引起内力;C 、平衡力系的影响:当由平衡力系组成的荷载作用于静定结构的某一本身为几何不变的部分上时,则只有则只有此部分受力,其余部分的反力和内力为零;D 、荷载等效变换的影响:合力相同的各种荷载称为静力等效的荷载;当作用在静定结构的某一本身几何不变部分上的荷载在该部分范围内作等效变换时,则只有该部分的内力发生变化,而其余部分的内力保持不变;四、静定桁架1、桁架结构的特点:只受轴力2、桁架内力分析方法:A 、节点法:所取隔离体只包含一个节点;①L 形节点:当节点上无荷载时,两杆内力皆为0;②T 形节点:当节点无荷载时,第三杆又称单杆必为零,共线两杆内力相等且符号相同; ③X 形节点:当节点无荷载时,共线两杆内力相等且符号相同;④K 形荷载:当节点无荷载时,共线两杆内力相等且符号相同;B 、截面法:所取隔离体不只包括一个节点;①力矩法②投影法五、结构位移计算1、虚功原理:变形体系处于平衡的必要和充分条件是,对于任何虚位移,外力所作虚功总和等于各微段上的内力在其变形上所作的虚功总和,或者简单的说,外力虚功等于变形虚功;2、变形虚功方程:∑⎰∑⎰∑⎰++=ds F Md du F W s N v γϕ外力虚功:∑+∆=c F F W R K K3、单位荷载外力虚功∑+∆•=c F W R K _1单位荷载内力虚功∑⎰∑⎰∑⎰++=ds F d M du F W s N v γϕ______∑⎰∑⎰+=EI ds M M EA ds F F P NP N ____常不考虑剪切影响4、图乘法:一个弯矩图的面积w A 乘以其形心处所对应的另一个直线弯矩图上的竖标c y ,再除以EI;A 、使用条件:①杆件为直线;②EI=常数;③__M 和p M 两个弯矩图中至少有一个是直线图形;B 、注意点:①竖标取自直线图形②w A 和c y 在杆件的同侧乘积取正号,异侧则取负号;5、温度变化,静定结构位移计算tds du t α=,t 为杆件轴心温度变化值tds d t ∆=αϕ,t ∆为杆件两侧温度变化之差; 六、超静定结构计算——力法1、力法:解除超静定结构的多余联系而得到静定的基本结构,以多余未知力作为基本未知量,根据基本体系应与原结构变形相同而建立的位移条件,首先求出其多余未知力,然后由平衡条件即可计算其余反力、内力;2、超静定问题求解思路:A 、超静定问题需综合考虑以下三个方面:①平衡条件;②几何条件;③物理条件;B 、确定超静定次数;C 、确定基本结构及基本体系;3、力法的典型方程以三阶方程组为例方程意义:基本结构在全部多余未知力和荷载共同作用下,在去掉各多余联系处沿各多余未知力方向的位移,应与原结构相应的位移相等;4、力法解题步骤:①确定基本体系;②写出位移条件,力法方程;③作单位弯矩图,荷载弯矩图;④求出系数和自由项;⑤解力法方程;⑥叠加法作弯矩图;5、力法注意事项:A 、对于刚架通常可略去轴力和剪力的影响而只考虑弯矩一项;B 、在荷载作用下,超静定结构的内力只与各杆的刚度相对值有关,而与其刚度绝对值无关;C 、基本结构必须是几何不变的,而不能是几何可变或瞬变的,否则将无法求解;D 、对称性的利用:①对称结构在对称荷载作用下,轴力图和弯矩图是对称的,剪力图是反对称的;②对称结构在反对称荷载作用下,轴力图和弯矩图是反对称的,剪力图是对称的;七、位移法1、位移法以节点位移作为基本未知量,通常不考虑杆件轴向变形;每一根杆件可以看成一根单跨超静定梁;2、为计算方便,杆端弯矩是以对杆端顺时针方向为正对节点说支座则以反时针方向位移,转角以顺时针方向为正,位移以使杆件顺时针转动为正;八、影响线及其应用1、影响线:当一个指向不变的单位集中荷载通常是竖直向下的沿结构位移时,表示某一指定量值变化规律的图形,称为该量值的影响线;绘制影响线时,通常规定正值的竖标绘在基线的上方;2、绘制影响线有两种基本方法:静力法和机动法;静力法就是将荷载F=1放在任意位置,并选定一坐标系,以横坐标x 表示荷载作用点的位置,然后根据平衡条件求出所求量值与荷载位置x 之间的函数关系式,这种关系式称为影响线方程,再根据方程作出影响线图形;机动法作影响线的依据是理论力学的虚位移原理,即刚体体系在力系作用下处于平衡的必要和充分条件是:在任何微小的虚位移中,力系所作的虚功总和为零;欲作某一量值影响线,只需将与该量值相应的联系去掉,并使所得体系沿量值正方向发生单位位移,则由此得到的荷载作用点的竖向位移图即代表该量值的影响线;3、最不利荷载位置使量值S 成为极大的条件是:荷载自该位置无论向左或向右移动微小距离,S 均减小; 荷载左移,0tan >∑i Ri F α荷载右移,0tan <∑i Ri F α使量值S 成为极小的条件是:荷载自该位置无论向左或向右移动微小距离,S 均增大; 荷载左移,0tan <∑i Ri F α荷载右移,0tan >∑i Ri F α注:只有当某个集中荷载恰好作用在影响线的某一个顶点处时才可能出现极值;为减少试算次数,宜事先大致估计最不利荷载位置;为此,应将行列荷载中数值较大且较为密集的部分置于影响线的最大竖标附近,同时注意位于同符号影响线范围内的荷载应尽可能的多;4、简支梁的绝对最大弯矩A 、在移动荷载作用下,可以求出简支梁任一指定截面的最大弯矩;所有截面的最大弯矩中的最大的,称为绝对最大弯矩;B 、求解步骤:①确定使梁中点截面发生最大弯矩的临界荷载Fk 此时可顺便求出此截面的最大弯矩; ②移动荷载组使Fk 和FR 对称于梁的中点,此时应注意检查对梁上荷载是否与求合力时相符,如不符,则应重新计算合力,再行安排直至相符;③最后计算Fk 作用点截面的弯矩,通常即为绝对最大弯矩;。

结构力学名词解释

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》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。

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第一章绪论1.结构按其几何特征分为三类(1)杆件结构(2)板壳结构(3)实体结构2.本课程讨论的范围是杆件结构理论力学研究的刚体的机械运动的基本规律和刚体的力学分析,材料力学研究的是单根杆件的强度、刚度和稳定性问题,结构力学研究杆件体系的强度、刚度和稳定性问题3.结构力学的任务:(1)结构的组成规律、合理性是以及结构计算简图的合理选择(2)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(3)结构的稳定性以及在动力何在作用下结构的反应4.计算简图选择原则是:计算简图:用一个能反映其基本受力和变形性能的简化的计算图形来代替实际结构。

这种代替实际结构的简化计算图形称为结构的计算简图(1)计算简图应能反映实际结构的主要受力和变形性能(2)保留主要因素,略去次要因素,使计算简图便于计算5.结构与基础间连接的简化活动铰支座,固定铰支座,固定支座,定向支座6.材料性质的简化材料一般假设为连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的7.结构承受的荷载可分为体积力和表面力两大类。

体积力指的是结构的重力或惯性力等,表面力指的是由其他物体通过接触面传给结构的作用力8.杆件的分类梁:受弯为主拱:在竖向荷载作用下有水平推力且截面以受压为主刚架:由梁和柱等直杆组成的结构,杆件间的结点多为刚结点,主要内力为弯矩桁架:由两端为铰的直杆组成,当荷载作用于结点时,各杆只受轴力9.静定结构与超静定结构凡用静力平衡条件可以确定全部支座反力和内力结构称为静定结构凡不能用静力平衡条件确定全部支座反力和内力的结构成为超静定结构10.荷载的分类按时间:恒荷载,活荷载按性质:静力荷载,动力荷载第二章结构的几何组成分析1.根据杆件体系的形状和位置,杆件体系可以分为两类:几何不变体系,几何可变体系2.把杆件体系中的一部分杆件或结点勘察是具有自由度的运动对象,而将另一部分杆件或连接勘察是对这些刚片或结点的运动起限制作用的约束3.自由度:描述几何体系运动时,所需要改变的坐标数目4.约束:使体系减少自由度的装置或连接分为两大类:支座约束和刚片间的连接约束5.约束代换和瞬铰一个简单铰相当于两个约束,两根链杆也相当于两个约束,约束是可以代换的瞬铰:如果连接两个刚片的两个链杆不在刚片上相交,则两链杆的交点处,形成一虚铰,虚铰的位置是变化的,6.在杆件体系中能限制体系自由度的约束,称为必要约束对限制体系自由度不起作用的约束,称为多余约束7.几何不变无多余约束体系的组成规则三个:(1)一刚片和一个点用不共线的两个链杆连接(2)两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆或三个全不平行也不交于一点的三根链杆连接(3)三刚片用不在同一直线上的三个铰两两相连第三章静定梁1.截面法:计算杆件指定截面的内力的基本方法2.内力图是表示杆件上个截面内力沿杆长度变化规律的图形3.弯矩图的纵坐标一律画在杆件受拉纤维一侧,剪力图和轴力图可画在杆件任一侧,但需注明正负号4.在分布荷载和无荷载段,内力图为连续图形,而在荷载的不连续点,内力图也出现不连续的变化5.控制截面是指荷载的不连续点,如分布荷载的起点和终点、集中力作用点和集中力偶作用点6.弯矩图叠加是指弯矩纵坐标(竖标)的叠加,而不是指图形的简单拼合7.解题方法(1)简支斜梁计算支座反力和内力的方法是隔离体平衡和截面法(2)在竖向荷载作用下,简支斜梁的支座反力和相应的平梁的支座反力是相同的(3)在竖向均布荷载作用下,简支斜梁的弯矩图和相应的平梁的弯矩图是相同的(4)在竖向荷载作用下,斜梁有轴力,斜梁的剪力和轴力是相应平梁的两个投影8.静定多跨梁的组成特点是:可以在铰处分解为以单跨梁为单元的基本部分和附属部分。

基本部分能独立承受荷载并维持平衡,附属部分则依靠基本部分的支撑才能承受荷载并保持平衡第四章静定刚架1.刚架是由梁、柱等直杆组成的具有刚结点的结构,其中全部或部分结点是刚结点2.刚结点能传递力和力矩,而铰只能传递力3.静定刚架内力图的绘制要点:(1)用截面法计算各杆杆端截面内力,分别绘制各杆的内力图,将各杆的内力图组成在一起,即得到刚架的内力图(2)刚架内力图的绘制规定:刚架内力图的纵坐标垂直于各杆轴线绘制,弯矩图的纵坐标画在杆件受拉纤维一边,不记正负号;剪力图、轴力图可画在杆件任一边,但应注明正负号,内力图上应标注量纲(3)因刚架杆件都是直杆,每一直杆段均可以利用分段叠加法绘制弯矩图第五章三铰共1.拱高f与跨度l之比称为高跨比.2.拱的基本特征是在竖向荷载作用下会产生水平推力H。

水平推力的存在与否是区别拱与梁的主要标志。

/f可知,在竖向荷载作用下,推力与拱轴曲线的形式无关,之与三个3.由H=M0c铰额位置有关;与拱高成反比,拱愈平,推力愈大。

第六章静定桁架和组合结构1.桁架的杆件,按其所在位置的不同,可分为弦杆和腹杆两大类,弦杆是指桁架上、下外围的杆件,可分为上弦杆和下弦杆;腹杆是在上、下弦杆之间的杆件,可分为竖杆和斜杆。

弦杆上两相邻节点之间的区间称为节间,其长度d称为节间长度。

上、下弦杆之间的最大距离h称为桁架高度。

2.在计算桁架杆件轴力时,截取节点为隔离体,利用节点上的荷载和各杆轴力组成的平面汇交力系的平衡条件计算各杆的未知轴力。

3.截面法是用截面切断拟求杆件,从截断桁架中取截出的一部分作为隔离体(隔离体包含两个以上的节点),隔离体上所作用的荷载和桁架杆件轴力为平面一般力系,利用平面一般力系的三个独立的平衡方程计算所切各杆件的未知轴力。

4.截面法更适合于计算两刚片按规则二组成的联合桁架中连接的轴力。

5.一般来说,用截面法截断不超过三根不交于一点也不互相平行的杆件时,可以直接利用三个平衡方程求出三根杆件的轴力。

6.对于联合桁架,宜先用截面法计算连接杆件内力,然后用节点法或截面法计算其他杆件轴力。

第七章静定结构总论1.利用结构的对称性,即对称结构在对称荷载作用下,反力和内力也是对称的。

利用这一特性只计算半边结构就可以了。

2.静定结构与超静定结构都是几何不变体系,两者之间的差别为:在几何构造方面,静定结构无多余约束,超静定结构有多余约束。

在静力平衡方面,静定结构的内力,可以有平衡条件完全确定,得到的解答只有一种;超静定结构的内力,由平衡条件不能完全确定,而需要同时考虑变形条件后才能得到唯一的解答。

由此可知,满足平衡条件的内力解答的唯一性,是静定结构的基本特性。

3.温度改变、支座移动和制造误差等因素在静定结构中不引起内力。

4.静定结构的荷载等效性:当静定结构的一个内部几何不变部分上的荷载等效变换时,其余部分的内力不变。

这里,等效荷载是指荷载分布虽不同时,但其合力彼此相等的荷载。

5.静定结构的结构变换特性:当静定结构的一个内部结合不变部分作构造变换时,其余部分的内力不变。

第八章影响线1.一般来说,当一个单位集中荷载P=1沿结构移动时,表示结构上某量Z(如支座反力,某一指定截面的弯矩、剪力或轴力)变化规律的曲线,称为Z的影响线。

绘制影响线图形时,正值画在基线上面,负值画在基线下面。

由于P=1无单位,因此,某量Z影响线纵坐标的单位等于Z的单位除于力的单位,如RB的影响线的纵坐标无单位,即纯数。

2.在节点荷载作用下,结构支座反力(或内力)的影响线有以下两个特点:在节点处,节点荷载与直接荷载的影响线纵坐标相同;在相邻两节点之间,影响线为一直线。

3.机动法做静定结构的影响线是以刚体体系的虚功原理(虚位移原理)为基础,把作支座反力或内力影响线的静力问题转化为作刚体位移图的几何问题。

4.刚体体系的虚功原理可表述如下:刚体体系在任意平衡力系作用下,体系上所有主动力在任一与约束条件相符合的无限小刚体位移上所做的虚功总和恒等于零,即:We=0注意,这里所说体系上作用的任意平衡力系(简称为平衡力系),与约束条件相符合的无限小刚体位移(简称为几何可能位移),是两种独立的状态,即位移状态中的位移不是力状态中产生的。

6.可动均布荷载的最不利布置是可按任意位置分布时,使某量Z达到最大值的荷载分布位置。

对于可以任意分布的均布荷载,最不利布置为:求最大正号Zmax 时,应在影响线正号部分布满荷载;求最大负值Xmin时,应在负号部分布满荷载。

7.移动荷载到某个位置,使某量Z达到最大值时,则此荷载位置称为最不利位置。

判断最不利位置的一般原则:应当把数值大、间距密的荷载放在影响线纵坐标较大部位。

8.连接各截面内力最大值的曲线称为内力的包络图。

包络图是结构设计中重要的工具,在吊车梁、楼盖的连接梁和桥梁的设计中应用很多。

9.弯矩包络图表示出各截面的弯矩可能变化的范围。

10.弯矩包络图中最高的竖距称为绝对最大弯矩。

它代表在一定移动荷载作用下梁可能出现的弯矩最大值。

11.荷载在任一位置时,梁的弯矩图的定点永远发生在集中荷载下面。

因此,可以断定,绝对最大弯矩必定发生在某一集中荷载的作用点。

12.影响线的应用有两个方面:一为计算影响量值,一为确定荷载的最不利位置。

在影响线概念的基础上,利用叠加原理,就可求出一组集中荷载或均布荷载作用时的影响量值。

确定荷载的最不利位置时应先根据荷载和影响线图形的特点判定荷载的临界荷载,计算相应的硬下疳量值,与最大影响量值对应的才是荷的最不利位置。

第九章虚功原理和结构的位移计算9. 11 静定结构的位移计算是结构力学分析的一个重要内容,也是超静定结构内力分析的基础。

结构位移计算的目的,一是验算结构的刚度。

二是为超静定结构的计算做准备。

2 产生位移的主要因素:(1)荷载作用,(2)温度变化和材料膨胀,(3)-支座沉降和制造误差。

3在上述因素作用下,结构杆件的形状会发生改变,称为结构的变形。

结构变形时,结构上某个点产生的移动或整个截面产生的移动或转动,称作结构的位移。

(线性位移和角位移)4线性变形体系的应用条件:(1)材料处于弹性阶段,应力与应变成正比。

(2)结构变形微小,不影响力的作用。

9.21 虚功:所谓虚,是指作用力p和位移△是独立无关的。

即经过的位移△不必是p 所产生的;或在经历位移△时,作用力p 为一常值。

2 当体系在位移过程中,不考虑材料应变,各杆只发生刚体运动,体系就属于刚体体系。

3 应用虚功原理计算静定结构某一约束力x步骤如下:(1)撤除与x相应的约束,代以相应的约束力x,是原来的静定结构变为一个具有自由度的机构,约束力x变成主动力x,x与原来的力系维持平衡;(2)令机构发生一刚体体系可能位移,沿x正方向的位移为单位位移,即ξx=1,这是与荷载p 相应的位移ξp,得到一虚位移状态。

(3)在平衡力系和虚位移之间建立虚功方程(4)求出单位位移ξx=1 与ξp之间的几何关系,带入虚功方程4变形体体系的虚功原理:当体系在变形过程中,不但各杆发生刚体运动,内部材料爷发生应变,则该体系属于变形体体系。

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