演講人：日期：結構力學下冊課件目錄CONTENTS結構力學基本概念與原理彈性力學基礎知識回顧靜定結構受力分析與計算超靜定結構受力分析與計算結構動力學基礎及地震響應分析結構穩定性分析與極限承載能力判斷01結構力學基本概念與原理結構力學的定義結構力學是研究結構在外界因素作用下，其內部產生的力和變形規律，并應用于工程結構設計和優化的一門學科。結構力學的研究對象主要包括桿件結構、板殼結構、塊體結構、索結構等工程中的常見結構。結構力學定義及研究對象結構在受力時，各個部分的變形必須協調一致，以保證結構的整體性和穩定性。變形協調原理結構在靜止狀態下，作用于結構上的力必須達到平衡，這是結構力學分析的基礎。力平衡原理結構力學研究的是工程材料的力學性質，包括彈性、塑性、強度、韌性等。材料的力學性質結構力學基本原理010203結構受力分析與計算方法靜力分析方法包括力法、位移法、力矩分配法等，主要用于求解靜定結構和超靜定結構的內力和變形。動力分析方法研究結構在動力荷載作用下的響應，包括自由振動、受迫振動和波動等。穩定性分析方法研究結構在穩定性問題中的受力狀態和計算方法，如壓桿穩定、梁的穩定等。有限元法一種數值分析方法，可以求解復雜結構的內力和變形，廣泛應用于工程實踐。掌握結構力學的基本概念、原理和計算方法，能夠運用所學知識解決實際工程問題。注重理論學習與工程實踐相結合，多做習題和案例分析，加深對結構力學的理解和應用。掌握靜力分析方法和有限元法，了解動力分析和穩定性分析的基本原理和應用范圍。注重基礎知識的掌握，及時復習和鞏固所學內容，積極參加課堂討論和課外學習活動。課程目標與學習方法課程目標學習方法課程重點學習建議02彈性力學基礎知識回顧彈性力學定義研究彈性體在外力作用下產生的應力、應變和位移等變形規律及其應用的科學。彈性體在外力作用下能發生彈性變形的物體。彈性變形物體在應力作用下發生形狀或尺寸的改變，當外力撤銷后能恢復原狀的變形。彈性極限彈性體所能承受的最大應力值，超過此值將發生塑性變形。彈性力學基本概念彈性體在邊界上應滿足的應力、應變或位移等條件。邊界條件描述彈性體邊界上應力分布的情況。應力邊界條件01020304描述彈性體內應力與外力之間的平衡關系的微分方程。平衡微分方程描述彈性體邊界上位移或變形的情況。位移邊界條件平衡微分方程與邊界條件應力與應變關系及胡克定律應力描述彈性體內某點處受力狀態的物理量，有正應力和切應力之分。應變描述彈性體內某點處變形程度的物理量，有正應變和切應變之分。胡克定律在彈性范圍內，應力與應變之間成正比關系，即應力越大，應變也越大。彈性模量描述材料彈性性質的物理量，是應力與應變的比值。半無限體受法向集中力作用利用彈性力學基本方程和邊界條件求解應力分布和位移場。楔形體受力分析通過楔形體的平衡條件和應力分布求解未知力或應力分布。簡支梁受力分析根據簡支梁的受力特點和邊界條件求解梁的彎曲應力和位移分布。軸對稱問題利用軸對稱性質將三維問題簡化為二維問題，降低求解難度。典型彈性力學問題求解方法03靜定結構受力分析與計算靜定梁受力平衡，無多余約束，支座反力可完全確定；內力（彎矩、剪力）與外力成線性關系，可通過平衡方程求解。剛架由直桿和節點組成，節點具有剛性，能承受彎矩、剪力和軸力；整體穩定性好，但節點處易產生應力集中。靜定梁與剛架的受力特點由多個桿件通過節點連接而成，節點處為鉸接；受力時，各桿件主要承受軸力，節點處無彎矩和剪力。桁架由不同材料或不同截面的桿件組合而成，需考慮各部件之間的相互作用；受力分析復雜，需根據具體情況進行簡化。組合結構靜定桁架與組合結構的受力分析三鉸拱與懸索結構的受力特點懸索結構由柔性索條和邊緣構件組成，索條主要承受拉力；通過索條的懸垂和張力平衡荷載，形狀隨荷載變化而調整。三鉸拱由三個鉸接點連接的拱形結構，拱腳處可自由轉動；拱形結構能將荷載轉化為軸向壓力，減少彎矩和剪力。能量法基于能量守恒原理，通過計算結構系統的總勢能（包括應變能和外力勢能）來求解位移；適用于復雜結構或需要精確求解的情況。單位荷載法在結構上施加單位荷載，計算由此產生的位移；然后根據實際荷載進行比例換算，得到實際位移。圖乘法利用結構位移與內力之間的圖形關系進行計算；適用于簡單結構或位移與內力關系明確的情況。靜定結構位移計算方法04超靜定結構受力分析與計算超靜定結構是指僅用靜力平衡方程不能完全確定全部支反力和內力的結構。超靜定結構的定義多余約束、受力分析復雜、變形協調方程求解、溫度變化、支座移動等會影響內力分布。超靜定結構的特點橋梁、高層建筑、起重機械等結構中廣泛應用。超靜定結構的實際應用超靜定結構概述及特點010203力法原理基于靜力平衡方程，通過求解多余未知力來求解超靜定結構內力。位移法原理基于結構位移與內力之間的關系，通過求解節點位移來求解超靜定結構內力。力法與位移法的優缺點力法適用于求解桿件系統，位移法適用于求解連續系統；力法求解內力直接，位移法求解內力間接。力法與位移法的基本原理超靜定結構內力圖繪制方法逐點法根據靜力平衡條件和變形協調條件，逐點求解支反力和內力，繪制內力圖。截面法疊加法通過選取適當的截面，利用靜力平衡條件和變形協調條件求解截面內力，繪制內力圖。將幾個基本結構疊加在一起，分別求解每個基本結構的內力，然后進行疊加得到總內力，繪制內力圖。根據結構位移與內力之間的關系，推導出的位移計算公式。位移計算公式結構在溫度變化、支座移動等影響下，位移應滿足變形協調條件。位移校核條件利用位移計算公式計算結構位移，并通過校核條件驗證計算結果的正確性。位移計算與校核方法超靜定結構位移計算與校核05結構動力學基礎及地震響應分析結構動力學基本概念與原理動力學基本方程描述結構在外部激勵下的響應，包括位移、速度和加速度等。阻尼阻礙結構自由振動的力，包括粘性阻尼、干摩擦阻尼等。共振現象當外部激勵頻率接近結構固有頻率時，結構振幅急劇增大的現象。模態分析通過求解結構固有頻率和振型，了解結構動態特性。自由振動在無外部激勵下，單自由度體系按其固有頻率進行的振動。受迫振動在外部激勵作用下，單自由度體系產生的振動。振動響應計算利用動力學方程和初始條件，求解結構在特定激勵下的響應。阻尼對振動的影響分析阻尼對自由振動和受迫振動的影響，以及阻尼在減震中的應用。單自由度體系振動分析多自由度體系振動分析方法多自由度體系自由度計算根據結構約束條件，確定結構自由度數目。振動方程建立利用達朗貝爾原理或拉格朗日方程，建立多自由度體系振動方程。模態分析求解多自由度體系固有頻率和振型，了解結構整體動態特性。振型疊加法利用模態分析結果，求解多自由度體系在復雜激勵下的響應。地震波傳播特點了解地震波在地球中的傳播方式，包括縱波、橫波和面波等?？拐鹪O計原則根據地震響應分析結果，確定合理的結構設計方案，包括結構布置、構件截面尺寸等，以提高結構抗震性能。隔震與減震技術介紹隔震支座、阻尼器等減震裝置的工作原理及應用，以降低結構在地震中的響應。地震響應分析方法包括靜力法、反應譜法和時程分析法等，用于評估結構在地震作用下的響應。地震響應分析與抗震設計原則0102030406結構穩定性分析與極限承載能力判斷指結構在承受外部載荷時，能夠保持其原有形狀和平衡狀態的能力。結構穩定性定義結構穩定性受多種因素影響，包括結構形狀、材料性能、載荷類型與大小、支撐條件等。影響因素當結構穩定性不足時，會發生失穩現象，如屈曲、傾覆等，導致結構破壞或承載能力下降。失穩現象結構穩定性概念及影響因素010203通過計算結構在極限狀態下的內力、應力等參數，判斷結構是否達到承載能力極限?？紤]結構在動態載荷作用下的響應，通過數值模擬或實驗方法確定結構的極限承載能力。根據大量實驗數據或工程經驗，總結出結構極限承載能力的經驗公式，用于工程實踐?？紤]結構材料、尺寸、制造等因素的隨機性，運用概率論和數理統計方法評估結構的極限承載能力。極限承載能力判斷方法靜力分析法動力分析法經驗公式法可靠性理論法結構失穩類型與預防措施平衡分岔失穩通過調整結構布局、增加約束等措施，提高結構抗失穩能力。02040301躍越失穩通過改變結構形狀或采用耗能減震裝置等措施，降低結構躍越失穩的風險。極值點失穩通過加強結構強度、剛度等措施，避免結構在極限狀態下發生破壞。預防措施總結針對不同類型的失穩現象，采取相應的預防措施，提高結構的整體穩定性。工程實例分析