《GDUT结构力学》本科全册配套完整教学课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《GDUT结构力学》本科全册配套完整教学课件.pptx》由用户(罗嗣辉)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- GDUT结构力学 GDUT 结构 力学 本科 配套 完整 教学 课件
- 资源描述:
-
1、GDUT结构力学本科全册结构力学本科全册配套完整教学课件配套完整教学课件第一章第一章 绪绪 论论11 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务12 荷载的分类荷载的分类13 结构的计算简图结构的计算简图15 结构的分类结构的分类14 支座和结点的类型支座和结点的类型第一章第一章 绪绪 论论11 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务1. 结构结构建筑物中支承荷载起骨架作用的部分。建筑物中支承荷载起骨架作用的部分。 如桥梁、挡土墙、涵洞等。如桥梁、挡土墙、涵洞等。2. 结构力学的研究对象结构力学的研究对象研究由杆件组成的结构(杆研究由杆件组成的结构(杆 系结构)。系结构)。3.
2、 结构力学的具体任务:结构力学的具体任务: 1)研究结构在荷载等因素作用下内力和位移的计算。)研究结构在荷载等因素作用下内力和位移的计算。 2)研究结构的稳定性计算。)研究结构的稳定性计算。 3)研究结构的组成规则及合理形式等。)研究结构的组成规则及合理形式等。 结构力学是一门重要的技术基础课。结构力学是一门重要的技术基础课。12 荷载的分类荷载的分类1.荷载荷载:指作用在结构上的主动力。:指作用在结构上的主动力。 如:自重、荷重、风载、雪载如:自重、荷重、风载、雪载等。等。2.荷载的分类荷载的分类按作用时间久暂按作用时间久暂恒载恒载(长期且不变长期且不变),如自重、土压力等。,如自重、土压力
3、等。活载活载(暂时且可变暂时且可变),如车辆、人群、风、雪等。,如车辆、人群、风、雪等。按作用位置是否变化按作用位置是否变化固定荷载固定荷载(位置不变位置不变),包括恒载及某些活载。,包括恒载及某些活载。移动荷载移动荷载(位置可变位置可变),如:移动的活载等。,如:移动的活载等。按动力效应大小按动力效应大小静力荷载静力荷载(荷载的大小、方向和位置不随时间变荷载的大小、方向和位置不随时间变 化或变化很缓慢化或变化很缓慢动力效应小动力效应小)。动力荷载动力荷载(动力效应大动力效应大冲击荷载、风及地震产冲击荷载、风及地震产 生的随机荷载等生的随机荷载等)。13 结构的计算简图结构的计算简图能表现结构
4、的主要特点,略去次要因素能表现结构的主要特点,略去次要因素的原结构的简化图形。的原结构的简化图形。 简化的内容简化的内容1.杆件的简化杆件的简化;2.荷载的简化;荷载的简化;3.支座和结点的简化。支座和结点的简化。例如例如:计算简图计算简图: qP14 支座和结点的类型支座和结点的类型1.支座的类型:支座的类型:活动铰支座活动铰支座固定铰支座固定铰支座ARAAVAHA固定支座固定支座2.结点的类型:结点的类型:(1 1)铰结点)铰结点(2)刚结点)刚结点AVAMAHA15 结构的分类结构的分类按几何特征分类按几何特征分类:1.杆件结构杆件结构2.薄壁结构薄壁结构梁梁板板壳壳3.实体结构实体结构
5、例如:水坝、地基、挡土墙等。悉尼歌剧院悉尼歌剧院天津体育馆 由直杆组成 并具有刚结点。 拱的轴线为曲线且在竖向荷载作用下会产生水平反力,其弯矩比相应梁的弯矩为小。杆件结构又分为杆件结构又分为: : 梁是一种受弯杆件,其轴线通常为直线。梁又分为单跨梁和多跨梁。 拱:拱: 刚架:刚架: 梁:梁:肇庆西江大桥肇庆西江大桥武汉长江大桥武汉长江大桥悉尼钢拱桥悉尼钢拱桥 主要承重构件为悬挂在塔、柱上的缆索,索只承受轴向拉力。 这是由桁架和 梁或桁架和刚架等组合在一起的 结构。 由直杆组成,但所有结点均为铰结点,在集中结点荷载作用下,各杆只产生轴力。 缆索桁架:桁架:组合结构:组合结构:(6)(6)悬索结构
6、:悬索结构:沈阳国际会展中心沈阳国际会展中心厂厂 房房九江长江大桥九江长江大桥武汉长江二桥武汉长江二桥斜拉桥悬悬 索索 桥桥第二章 平面体系的机动分析2-1 引言引言2-2 平面体系的计算自由度平面体系的计算自由度2-3 几何不变体系的简单组成规则几何不变体系的简单组成规则2-4 瞬变体系瞬变体系2-5 机动分析示例机动分析示例2-6 几何构造与静定性的关系几何构造与静定性的关系21 引言引言1. 体系:2. 几何不变体系:P若干个杆件相互联结而组成的构造。 在任何荷载作用下,若不计杆件的变形,其几何形状与位置均保持不变的体系。3.几何可变体系 即使不考虑材料的变形,在很小的荷载作用下,也会产
7、生机械运动的体系。 判断体系是否几何 不变这一工作 ,又称作几何构造分析 或几何组成分析。 在平面体系中将刚体称为刚片。4.机动分析机动分析:5.刚片刚片:可表示为:2 22 2 平面体系的计算自由度平面体系的计算自由度1. 自由度: 是指物体运动时可以独立变化的几何参数 的数目,即确定物体位置的独立坐标数目。 平面上的点有两个自由度 独立变化的几何参数为:x、y。xyAxyo 平面上的刚片有三个自由度xyxyo独立变化的几何参数为:x、y、。AB2.联系: 减少自由度的装置(又称为约束)。 凡 是减少一个自由度的装置称为一个联系。3.联系的种类: 链杆: 一根链杆相当一个联系。xyBAxyo
8、Axyo21B 单铰: 复铰:xyAxy 1 2o 连结 n个刚片的 复铰相当于 (n1) 个单铰。 一个单铰相当于两个 联系。xyAxy 1 2o 3 连结两个 刚片的铰称为单铰 。 连结两个 以上刚片的铰称为复 铰。4. 平面体系的计算自由度:m刚片数目h单铰数目r链杆数目W计算自由度w = 3mw = 3m (2h (2h + + r) r)(21) 一个平面体系,通常由若干个刚片彼此用铰并用链杆与基础相联而组成。 5. 讨论: w0, 体系缺少足够的联系,为几何可变。 任何平面体系的计算自由度,其计算结果将有以下三种情况: w0, 体系具有成为几何不变所必需的最少联系数目。 w0, 体
9、系具有多余联系。 则几何不变体系的必要条件是:w0,但这不是充分条件,还必需研究几何不变体系的合理组成规则。例如:刚片个数单铰个数链杆个数W = 39 -(122 + 3) = 0 虽然虽然 W=0,但其上部有多余联系,但其上部有多余联系,而下部又缺少联系,仍为几何可变。,而下部又缺少联系,仍为几何可变。m = 9h = 12r = 31133222 23 3 几何不变体系的简单组成规则几何不变体系的简单组成规则1. 基本的三刚片规则(三角形规则): 三个刚片用不共线的三个单铰两两相联,组成的体系为几何不变体系。 此体系由三个刚片用不共线的三个单铰A、B、C两两铰联组成的,为几何不变体系。例例
10、: 2. 二元体规则: 在一个刚片上增加一个二元体,仍为几何不变体系。 二元体:两根不共线的链杆联结一个新结点的构造。结论:在一个体系上增加或拆除二元体,不会改变原体系的几何构造性质。链杆链杆链杆链杆铰结点铰结点如如 :为没有多余约束的几何不变体系为没有多余约束的几何不变体系二元体二元体3.两刚片规则: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。虚铰: O为相对转动中心。起的作用相当一个单铰,称为虚铰。铰铰链杆链杆刚片刚片刚片刚片刚片刚片O刚片刚片刚片刚片. 基础为刚片,杆 BCE为刚片,用链杆 AB、 EF、 CD 相联, 为几何不变体系。 两个刚片用三根不完 全平行也不交于
11、同一点的 链杆相联,为几何不变体 系。或者例如:刚片刚片刚片刚片O小小 结结 以上介绍了几何不变体系的三条以上介绍了几何不变体系的三条简单组成规则,而它们实质上只是一简单组成规则,而它们实质上只是一条规则,即条规则,即三刚片规则三刚片规则(或三角形规(或三角形规则)。按这些规则组成的几何不变体则)。按这些规则组成的几何不变体系系W=0W=0(体系本身(体系本身W=3W=3),因此都是),因此都是没有多余联系的几何不变体系。没有多余联系的几何不变体系。24 瞬变体系瞬变体系 原为几何可变,但经过微小位移后转化为几何不变体系,这种体系称为瞬变体系(否则,为常变体系)。瞬变体系也是一种几何可变体系。
12、 例如:.o上述情况为瞬变体系。 AB梁与地基按“两刚片规则”相联,构成了一个扩大的刚片。2 25 5 机动分析示例机动分析示例 方法:首先算计算自由度W,若W0,体系为几何可变,若W0,须进行几何组成分析。但通常可略去W的计算。 例例2 21 1解:地基视为刚片。 刚片与梁BC按“两刚片规则”相联,又构成一个更扩大的刚片。 CD梁与大刚片又是按“两刚片规则”相联。则此体系为几何不变,且无多余约束。例22解: 当拆到结点时,二元体的两杆共线,故此体系为瞬变体系,不能作为结构。 此体系的支座链杆只有三根,且不完全平行也不交于一点,故可只分析体系本身。例 23解:解: ADCF和BECG这两部分都
13、是几何不变的,作为刚片、,地基为刚片。而联结三刚片的O1、 O2、C不共线,故为几何不变体系,且无多余联系。O1O2.26 几何构造与静定性的关系几何构造与静定性的关系 只有无多余联系的几何不变体系才是静定的。或者说,静定结构的几何构造特征是几何不变且无多余联系。凡按基本简单组成规则组成的体系,都是静定结构;而在此基础上还有多余联系的便是超静定结构。57第三章 静定梁和静定刚架3-1 单跨静定梁3-2 多跨静定梁3-3 静定平面刚架3-4 少求或不求反力绘弯矩图3-5 静定结构的特性5931 单跨静定梁 单跨静定梁应用很广,是组成各种结构的 基本构件之一,其受力分析是各种结构受力分 析的基础。
14、这里做简略的回顾和必要的补充。1. 单跨静定梁的反力常见的单跨静定梁有:反力只有三个,由静力学平衡方程求出。简支梁外伸梁悬臂梁602.用截面法求指定截面的内力 在梁的横截面上,一般有三个内力分量:轴力N、剪力Q、弯矩M。计算内力的基本方法是截面法(见图)。 (1)N:其数值等于该截面一侧所有外力沿截面外法线方向投影的代数和。 (2)Q:其数值等于该截面一侧所有外力沿截面切线方向投影的代数和。(左上右下为正) (3)M:其数值等于该截面一侧所有外力对截面形心力矩的代数和。(左顺右逆为正)AKVAHANQMP1KABP1P2其结论是:613. 利用微分关系作内力图 梁的荷载集度 q 、剪力 Q 、
15、弯矩 M 三者间存在如下的微分关系:据此,得直梁内力图的形状特征利用上述关系可迅速正确地绘制梁的内力图(简易法)梁上情况q=0Q Q 图图M M 图图水平线斜直线q=常数q qq q斜直线抛物线Q=0 处有极值P 作用处有突变突变值为P有尖角尖角指向同P如变号有极值 m作用处无变化有突变 铰或自由端 (无m)M=0 d( )dQq xx ddMQx22d( )dMq xx 62简易法绘制内力图的一般步骤: (1)求支反力。 (2)分段:凡外力不连续处均应作为分段点,如集中力和集中力偶作用处,均布荷载两端点等。 (3)定点:据各梁段的内力图形状,选定控制截面。如 集中力和 集中力偶作用点两侧的截
16、面、均布荷载起迄点等。用截面法求出这些截面的内力值,按比例绘出相应的内力竖标,便定出了内力图的各控制点。 (4)联线:据各梁段的内力图形状,分别用直线和曲线将各控制点依次相联,即得内力图。634. 利用叠加法作弯矩图利用叠加法作弯矩图很方便,以例说明: 从梁上任取一段AB 其受力如(a)图所示,(b) 因此,梁段AB的弯矩图可以按简支梁并应用叠加法来绘制。MAMB+ABLMAMB(a)MAMBABMAMB 则它相当(b)图所示的简支梁。64 分为CA、AD、DE、EF、FG、GB六段。例 31 作梁的 Q、M 图。解:首先计算支反力 由MB=0, 有 RA820930754410+16=0 得
17、 RA=58kN() 再由Y=0, 可得 RB=20+30+5458=12kN() RA=58 kN()RB=12 kN()作剪力图(简易法)作弯矩图: 1.分段:2.定点:MC=0 MA=20kNmMD=18kNm ME=26kNmMF=18kNm MG左=6kNmMG右=4kNm MB左=16kNmMC=0, MA=201=20kNmMD=202+581=18kNmME=203+582301=26kNmMF=12216+10=18kNmMG左=12116+10=6kNmMG右=12116=4kNm MB左=16kNm3.联线RARB20388 Q Q图图(kN)(kN)2018261864
18、16 M M图图(kN(kNm)m)01084521265几点说明: 1.作EF段的弯矩图用简支梁叠加法2.剪力等于零截面K 的位置 3.K截面弯矩的计算MK=ME+QE x=26+81.6=32.4kNmQK=QEqx=85x=0 RARBKMmax=32.4knN M M图图(kN(kNm)m)x=1.6m38812 Q Q图图(kN)(kN)20Kx1.6mMk2615222qx6632 多跨静定梁1.多跨静定梁的概念 若干根梁用铰相联,并用若干支座与基础相联而组成的结构。 2.多跨静定梁的特点:(1)几何组成上: 可分为基本部分和附属部分。67基本部分: 不依赖其它部分的存在而能独立地
19、维持其几何不变性的部分。附属部分: 必须依靠基 本部分才能维持其几何不变性的部分。如BC部分。层叠图: 为了表示梁各部分之间的支撑关系,把基本部分画在下层,而把附属部分画在上层,如(b)图所示,称为层叠图。(a)(b b)如:AB、CD部分。基本部分基本部分 ABCD基本部分基本部分 68(2)受力分析方面: 作用在基本部分上的力不传递给附属部分,而作用在附属部分上的力传递给基本部分,如图示: 因此,计算多跨静定梁时应该是先附属后基本,这样可简化计算,取每一部分计算时与单跨静定梁无异。(a)(b)BAP1P2VBVCP2P169例 3-2 计算下图所示多跨静定梁 解: 首先分析几何组成:AB、
20、CF为基本部分,BC为附属部分。画层叠图(b) 按先属附后基本的原则计算各支反力(c)图。 之後,逐段作出梁的弯矩图和剪力图。101012125 5 M M图图 (kN(kNm)m)18185 52.52.59.59.5 Q Q图图(kN)(kN)10109 95 512120 00 0(a)5 55 55 54918kNm5 56kN/m7.521.53 30 0(c)ABCDEF4kN10kN6kN/m2m2m2m2m2m2m2m(b)10kNBCABCDEF70例 34 作此多跨静定梁的内力图解: 本题可以在不计算支反力的情况下,首先绘出弯矩图。弯矩为直线的梁段, 在此基础上,剪力图可据
21、微分关系或平衡条件求得。例如:QCE=2kNQB右=7.5kNkN2444可利用微分关系计算。如CE段梁:QCE=弯矩图为曲线的梁段,可利用平衡关系计算两端的剪力。如BC段梁,由MC=0, 求得:kN5 . 7424244QB右=RA=11.5kNRC=10.5kNRE=4kNRG=6kNRA=11.5kNRC=10.5kNRE=4kNRG=6kN4 48 85 52 22 24 47 75 54 44 4 M M图图 (kN(kNm)m)4 40 00 082 20 00 0 Q图图(kN)7133 静定平面刚架1.刚架的概念:2.刚架的基本型式(1)悬臂刚架(2)简支刚架(3)三铰刚架由直
22、杆组成的具有刚结点的结构。723. 计算刚架内力的一般步骤:(1)首先计算支反力,一般支反力只有三个,由平衡方程求得。三铰刚架支反力有四个,须建立补充方程。(2)按“分段、定点、联线”的方法,逐个杆绘制内力图。说明:(a)M图画在杆件受拉的一侧。 (b)Q、N的正负号规定同梁。Q、N图可画在杆的任意一侧,但必须注明正负号。 (c)汇交于一点的各杆端截面的内力用两个下标表示,例如:MAB表示AB杆A端的弯矩。MMABAB73例35 作图示刚架的内力图解:(1)计算支反力由X=0 可得:HA=68=48kNHA=48kN,由MA=0 可得:RB=kN426320486RB=42kN由Y=0 可得:
23、 VA=42-20=22kNVA=22kN(2)逐杆绘M图CD杆:MDC=0MCD=mkN482462(左)MCD=48kNm(左)CB杆:MBE=0MEB=MEC=423 =126kNm(下)MEB=MEC=126kNm(下)MCB=426-203 =192kNm(下)MCB=192kNm(下)AC杆(计算从略)MAC=0MCA=144kNm(右)48192126144(3)绘Q图CD杆:QDC=0, QCD=24kNCB杆:QBE=-42kN, QEC=-22kNAC杆:QAC=48kN, QCA=24kNV VA AHHA AR RB B74(4)绘N图(略)(5)校核:内力图作出后应进
24、行校核。M图:通常检查刚结点处是否满足力矩的平衡条件。例如取结点C为隔离体(图a),MC=48192+144=0满足这一平衡条件。Q(N)图: 可取刚架任何一部分为隔离体,检查X=0 和 Y=0 是否满足。例如取结点C为隔离体(图b),X=2424=0Y=2222=0满足投影平衡条件。(a a)C48kN48kNmm192kN192kNmm144kN144kNmm(b b)C有:24kN 0 22kN024kN 22kN有:75例题 36 作三铰刚架的内力图解:(1)求反力由刚架整体平衡,MB=o 可得VA=由Y=0 得VB=104VA= 4030=10kNVAVB再取刚架右半部为隔离体,由M
25、C=0 有VB4HB6=0得HB=由X=0 得HA=6.67kNHAHB(2)作弯矩图, 以DC杆为例求杆端弯矩MDC=HA4=6.674=26.7kNm(外)MCD=0用叠加法作CD杆的弯矩图杆中点的弯矩为:6.7kNm(3)作Q、N图(略)VA=30kN,VB=10kNHA=HB=6.67kN()26.7206.77634 少求或不求反力绘制弯矩图 弯矩图的绘制,以后应用很广,它是本课最重要的基本功之一。 静定刚架常常可少求或不求反力绘制弯矩图。 例如:1. 悬臂部分及简支梁部分,弯矩图可先绘出。2. 充分利用弯矩图的形状特征(直线、零值)。 3.刚结点处的力矩平衡条件。4. 用叠加法作弯
展开阅读全文