1、第一章 緒論一、教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)力學(xué)的的基本概概念和基基本學(xué)習(xí)習(xí)方法。二、學(xué)習(xí)目目標(biāo)了解結(jié)構(gòu)力力學(xué)的基基本研究究對(duì)象、方方法和學(xué)學(xué)科內(nèi)容容。明確結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算簡圖圖的概念念及幾種種簡化方方法，進(jìn)進(jìn)一步理理解結(jié)構(gòu)構(gòu)體系、結(jié)結(jié)點(diǎn)、支支座的形形式和內(nèi)內(nèi)涵。理解荷載和和結(jié)構(gòu)的的分類形形式。在認(rèn)真學(xué)習(xí)習(xí)方法論論學(xué)習(xí)方方法的基基礎(chǔ)上，對(duì)對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)有一個(gè)個(gè)正確的的認(rèn)識(shí)，逐逐步形成成一個(gè)行行之有效效的學(xué)習(xí)習(xí)方法，提提高學(xué)習(xí)習(xí)效率和和效果。三、本章目目錄 HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_content.html1-1 結(jié)構(gòu)力力學(xué)的學(xué)學(xué)科內(nèi)容容和教學(xué)

2、學(xué)要求 HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_structsimple.html1-2 結(jié)構(gòu)的的計(jì)算簡簡圖及簡簡化要點(diǎn)點(diǎn) HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_struct.html1-3 桿件結(jié)結(jié)構(gòu)的分分類 HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_load.html1-4 荷載的的分類 HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_method1.html1-5 方法論(1

3、)學(xué)習(xí)方方法(1) HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_method2.html1-6 方法論(1)學(xué)習(xí)方方法(2) HYPERLINK /webcourse/content/01_Preface/Preface_method3.html1-7 方法論(1)學(xué)習(xí)方方法(3)1-1 結(jié)構(gòu)力力學(xué)的學(xué)學(xué)科內(nèi)容容和教學(xué)學(xué)要求1. 結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑物和工工程設(shè)施施中承受受、傳遞遞荷載而而起骨架架作用的的部分稱稱為工程程結(jié)構(gòu),簡稱結(jié)結(jié)構(gòu)。例例如房屋屋中的梁梁柱體系系，水工工建筑物物中的閘閘門和水水壩，公公路和鐵鐵路上的的橋梁和和隧洞等等。從幾何的角角度

4、，結(jié)結(jié)構(gòu)分為為如表11.1.1所示示的三類類:表1.1.1 結(jié)構(gòu)的的分類分類名稱特點(diǎn)實(shí)例桿件結(jié)構(gòu)由桿件組成成的結(jié)構(gòu)構(gòu)，是結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)的研究究對(duì)象梁、拱、剛剛架、桁桁架板殼結(jié)構(gòu)又稱壁結(jié)構(gòu)構(gòu)，幾何何特征是是其厚度度要比長長度和寬寬度小得得多房屋中的樓樓板和殼殼體屋蓋蓋實(shí)體結(jié)構(gòu)長、寬、厚厚三個(gè)尺尺度大小小相仿水工結(jié)構(gòu)中中的重力力壩2. 結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)的的研究內(nèi)內(nèi)容和方方法結(jié)構(gòu)力學(xué)與與理論力力學(xué)、材材料力學(xué)學(xué)、彈塑塑性力學(xué)學(xué)有著密密切的關(guān)關(guān)系。理論力學(xué)著著重討論論物體機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)的基本本規(guī)律，而而其他三三門力學(xué)學(xué)著重討討論結(jié)構(gòu)構(gòu)及其構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)強(qiáng)度、剛剛度、穩(wěn)穩(wěn)定性和和動(dòng)力反反應(yīng)等問問題。其中材料力力學(xué)以單

5、單個(gè)桿件件為主要要研究對(duì)對(duì)象，結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)以桿件件結(jié)構(gòu)為為主要研研究對(duì)象象，彈塑塑性力學(xué)學(xué)以實(shí)體體結(jié)構(gòu)和和板殼結(jié)結(jié)構(gòu)為主主要研究究對(duì)象。學(xué)學(xué)習(xí)好理理論力學(xué)學(xué)和材料料力學(xué)是是學(xué)習(xí)結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)的基礎(chǔ)礎(chǔ)和前提提。結(jié)構(gòu)力學(xué)的的任務(wù)是是根據(jù)力力學(xué)原理理研究外外力和其其他外界界因素作作用下結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力和變變形，結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)強(qiáng)度、剛剛度、穩(wěn)穩(wěn)定性和和動(dòng)力反反應(yīng)，以以及結(jié)構(gòu)構(gòu)的幾何何組成規(guī)規(guī)律。包包括以下下三方面面內(nèi)容：(1) 討討論結(jié)構(gòu)構(gòu)的組成成規(guī)律和和合理形形式，以以及結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算簡簡圖的合合理選擇擇；(2) 討討論結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力和和變形的的計(jì)算方方法，進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)的強(qiáng)度度和剛度度的驗(yàn)算算；(3) 討討論結(jié)構(gòu)構(gòu)

6、的穩(wěn)定定性以及及在動(dòng)力力荷載作作用下的的結(jié)構(gòu)反反應(yīng)。結(jié)構(gòu)力學(xué)問問題的研研究手段段包含理理論分析析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究和和數(shù)值計(jì)計(jì)算，本本課程只只進(jìn)行理理論分析析和數(shù)值值計(jì)算。結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)的計(jì)算算方法很很多，但但都要考考慮以下下三方面面的條件件：(1) 力力系的平平衡條件件或運(yùn)動(dòng)動(dòng)條件。(2) 變變形的幾幾何連續(xù)續(xù)條件。(3) 應(yīng)應(yīng)力與變變形間的的物理?xiàng)l條件（本本構(gòu)方程程）。利用以上三三方面進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算的，又又稱為“平衡-幾何”解法。采用虛功和和能量形形式來表表述時(shí)候候，則稱稱為“虛功-能量”解法。隨著計(jì)算機(jī)機(jī)的進(jìn)一一步發(fā)展展和應(yīng)用用，結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)的的計(jì)算由由過去的的手算正正逐步由由計(jì)算機(jī)機(jī)所代替替，本課

7、課程的特特點(diǎn)是將將結(jié)構(gòu)力力學(xué)求解解器集成成到網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中，主主要利用用求解器器進(jìn)行計(jì)計(jì)算和畫畫圖。3. 課程程教學(xué)中中的能力力培養(yǎng)(1) 分分析能力力選擇結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算簡圖圖的能力力：將實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行分分析，確確定其計(jì)計(jì)算簡圖圖。進(jìn)行力系平平衡分析析和變形形幾何分分析的能能力：對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)的的受力狀狀態(tài)進(jìn)行行平衡分分析，對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)的的變形和和位移狀狀態(tài)要進(jìn)進(jìn)行幾何何分析。這這兩方面面的分析析能力是是結(jié)構(gòu)分分析的兩兩個(gè)看家家本領(lǐng)，要要在反復(fù)復(fù)運(yùn)用中中加以融融會(huì)貫通通，逐步步提高，力力求達(dá)到到能正確確、熟練練、靈活活運(yùn)用的的水平。選擇計(jì)算方方法的能能力：要要了解結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)中的各各種計(jì)算算方法的的特點(diǎn)，具具有

8、根據(jù)據(jù)具體問問題選擇擇恰當(dāng)?shù)牡挠?jì)算方方法的能能力。(2) 計(jì)計(jì)算能力力具有對(duì)各種種結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算或確定定計(jì)算步步驟的能能力。具有對(duì)計(jì)算算結(jié)果進(jìn)進(jìn)行定量量校核或或定性判判斷的能能力。初步具有應(yīng)應(yīng)用計(jì)算算機(jī)計(jì)算算的能力力。做題練習(xí)是是學(xué)習(xí)結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)的重要要環(huán)節(jié)。不不做一定定量的習(xí)習(xí)題就很很難對(duì)基基本概念念和方法法有深入入的理解解和掌握握，也很很難培養(yǎng)養(yǎng)較好的的計(jì)算能能力。(3) 自自學(xué)能力力自學(xué)包含兩兩個(gè)方面面：消化化已學(xué)知知識(shí)、攝攝取新的的知識(shí)。1-2 結(jié)構(gòu)的的計(jì)算簡簡圖及簡簡化要點(diǎn)點(diǎn)實(shí)際結(jié)構(gòu)往往往是很很復(fù)雜的的,進(jìn)行力力學(xué)計(jì)算算以前，必必須加以以簡化，用用一個(gè)簡簡化的圖圖形來代代替實(shí)際際結(jié)

9、構(gòu)，這這個(gè)圖形形稱為結(jié)結(jié)構(gòu)的計(jì)計(jì)算簡圖圖。一、簡化的的原則（1）從實(shí)實(shí)際出發(fā)發(fā)計(jì)算簡簡圖要反反映實(shí)際際結(jié)構(gòu)的的主要性性能。（2）分清清主次，略略去細(xì)節(jié)節(jié)計(jì)算簡簡圖要便便于計(jì)算算。二、簡化的的要點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的簡化一般的結(jié)構(gòu)構(gòu)都是空空間結(jié)構(gòu)構(gòu)。但是是，當(dāng)空空間結(jié)構(gòu)構(gòu)在某一一平面內(nèi)內(nèi)的桿系系結(jié)構(gòu)承承擔(dān)該平平面內(nèi)的的荷載時(shí)時(shí)，可以以把空間間結(jié)構(gòu)分分解成幾幾個(gè)平面面結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算。本課課程主要要討論平平面結(jié)構(gòu)構(gòu)的計(jì)算算。當(dāng)然然，也有有一些結(jié)結(jié)構(gòu)具有有明顯的的空間特特征而不不宜簡化化成平面面結(jié)構(gòu)。2. 桿件件的簡化化在計(jì)算簡圖圖中，結(jié)結(jié)構(gòu)的桿桿件總是是用其縱縱向軸線線代替。3. 桿件件間連接接的

10、簡化化結(jié)構(gòu)中桿件件相互連連接的部部分稱為為結(jié)點(diǎn)，結(jié)結(jié)點(diǎn)通常常簡化為為鉸結(jié)點(diǎn)點(diǎn)或剛結(jié)結(jié)點(diǎn)。鉸結(jié)點(diǎn)是指指相互連連接的桿桿件在連連接處不不能相對(duì)對(duì)移動(dòng)，但但可相對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即即：可傳傳遞力，但但不能傳傳遞力矩矩。剛結(jié)點(diǎn)是指指相互連連接的桿桿件在連連接處不不能相對(duì)對(duì)移動(dòng)，也也不能相相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，既可可傳遞力力，又能能傳遞力力矩。4. 結(jié)構(gòu)構(gòu)與基礎(chǔ)礎(chǔ)間連接接的簡化化結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)礎(chǔ)的連接接區(qū)簡化化為支座座。按受受力特征征，通常常簡化為為：(1) 滾滾軸支座座：只約約束了豎豎向位移移，允許許水平移移動(dòng)和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。提提供豎向向反力。在在計(jì)算簡簡圖中用用支桿表示示。(2) 鉸鉸支座：約束豎豎向和水水平位移移，只允允許轉(zhuǎn)

11、動(dòng)動(dòng)。提供供兩個(gè)反反力。在在計(jì)算簡簡圖中用用兩根相相交的支支桿表示示。(3) 定定向支座座：只允允許沿一一個(gè)方向向平行滑滑動(dòng)。提提供反力力矩和一一個(gè)反力力。在計(jì)計(jì)算簡圖圖中用兩兩根平行行支桿表表示。(4) 固固定支座座：約束束了所有有位移。提提供兩個(gè)個(gè)反力也也一個(gè)反反力矩。5. 材料料性質(zhì)的的簡化在土木、水水利工程程中結(jié)構(gòu)構(gòu)所用的的建筑材材料通常常為鋼、混混凝土、磚磚、石、木木料等。在在結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算中，為為了簡化化，對(duì)組組成各構(gòu)構(gòu)件的材材料一般般都假設(shè)設(shè)為連續(xù)續(xù)的、均均勻的、各各向同性性的、完完全彈性性或彈塑塑性的。上述假設(shè)對(duì)對(duì)于金屬屬材料在在一定受受力范圍圍內(nèi)是符符合實(shí)際際情況的的。對(duì)于于混凝

12、土土、鋼筋筋混凝土土、磚、石石等材料料則帶有有一定程程度的近近似性。至至于木材材，因其其順紋和和橫紋方方向的物物理性質(zhì)質(zhì)不同，故故應(yīng)用這這些假設(shè)設(shè)時(shí)應(yīng)予予注意。6. 荷載載的簡化化作用在實(shí)際際結(jié)構(gòu)上上的荷載載形式比比較多，簡簡化比較較復(fù)雜，但但根據(jù)其其分布情情況大致致可簡化化為集中中荷載和和分布荷荷載兩大大類。1-3 桿件結(jié)結(jié)構(gòu)的分分類結(jié)構(gòu)的分類類實(shí)際上上是計(jì)算算簡圖的的分類。1. 梁梁是一種受受彎構(gòu)件件，其軸軸線通常常為直線線，既可可以是單單跨，也也可以是是多跨(圖1-11a、b)。圖1-1aa圖1-1bb2. 拱拱是一種桿桿軸為曲曲線且在在豎向力力作用下下，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生水平平反力的的結(jié)構(gòu)(圖1

13、-22a、b)。圖1-2aa圖1-2bb3. 桁架架桁架是由若若干個(gè)直直桿組成成,所有結(jié)結(jié)點(diǎn)都為為鉸結(jié)點(diǎn)點(diǎn)(圖1-33)。圖1-3圖1-44. 剛架架剛架由直桿桿組成，其其結(jié)點(diǎn)通通常為剛剛結(jié)點(diǎn)（圖1-4）。5. 組合合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)是是桁架和和梁或剛剛架組合合在一起起的結(jié)構(gòu)構(gòu)(圖1-55)。圖1-51-4 荷載的的分類一、按作用用時(shí)間的的久暫荷載可分為為恒載和和活載。恒載是長期期作用與與結(jié)構(gòu)上上的不變變荷載，如如結(jié)構(gòu)的的自重、安安裝在結(jié)結(jié)構(gòu)上的的設(shè)備重重量等，這這種荷載載的大小小、方向向、作用用位置是是不變的的。活載是建筑筑物在施施工和使使用期間間可能存存在的可可變荷載載，如吊吊車荷載載、結(jié)構(gòu)構(gòu)

14、上的人人群、風(fēng)風(fēng)、雪等等荷載。二、按荷載載的作用用范圍荷載可分為為集中荷荷載和分分布荷載載。荷載的作用用面積相相對(duì)于總總面積是是微小的的，作用用在這個(gè)個(gè)面積上上的荷載載，可以以簡化為為集中荷荷載。分布作用在在一定面面積或長長度上的的荷載，可可簡化為為分布荷荷載，如如風(fēng)、雪雪、自重重等荷載載。三、按荷載載作用的的性質(zhì)荷載可分為為靜力荷荷載和動(dòng)動(dòng)力荷載載。靜力荷載的的數(shù)量、方方向和位位置不隨隨時(shí)間變變化或變變化極其其緩慢，不不使結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生顯顯著的加加速度，因因而可以以忽略慣慣性力的的影響。動(dòng)力荷載是是隨時(shí)間間迅速變變化或在在短暫時(shí)時(shí)間內(nèi)突突然作用用或消失失的荷載載，使結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生生顯著的的加速度度。

15、車輛荷載、風(fēng)風(fēng)荷載和和地震荷荷載通常常在設(shè)計(jì)計(jì)中簡化化為靜力力荷載，但但在特殊殊情況下下要按動(dòng)動(dòng)力荷載載考慮。四、按荷載載位置的的變化荷載可分為為固定荷荷載和移移動(dòng)荷載載。作用位置固固定不變變的荷載載為固定定荷載。如如風(fēng)、雪雪、結(jié)構(gòu)構(gòu)自重等等?？梢栽诮Y(jié)構(gòu)構(gòu)上自由由移動(dòng)的的荷載稱稱為移動(dòng)動(dòng)荷載。如如吊車梁梁上的吊吊車荷載載、公路路橋梁上上的汽車車荷載就就是移動(dòng)動(dòng)荷載。荷載的確定定，常常常是比較較復(fù)雜的的，荷載載規(guī)范總總結(jié)了設(shè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)和科學(xué)學(xué)研究的的成果，供供設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)用。但但在不少少情況下下，設(shè)計(jì)計(jì)者要深深入現(xiàn)場場，結(jié)合合實(shí)際情情況進(jìn)行行調(diào)查研研究，才才能對(duì)荷荷載作出出合理的的確定。1-5 方

16、法論(1)學(xué)習(xí)方方法(1)學(xué)習(xí)要講究究方法，要要學(xué)會(huì)，更更要會(huì)學(xué)學(xué)。下面面是在結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)的教學(xué)學(xué)和科研研過程中中產(chǎn)生的的一些想想法,主要從從加、減減、問、用用和創(chuàng)新新五個(gè)方方面展開開討論。一、會(huì)加1.勤于積積累攝取和積累累知識(shí)是是培養(yǎng)能能力的基基礎(chǔ)，也也是研究究創(chuàng)新的的基礎(chǔ)?！安彭殞W(xué)學(xué)也。非非學(xué)無以以廣才，非非志無以以成學(xué)”(諸葛亮)。要有有集腋成成裘、積積土成山山的志趣趣。2.融會(huì)貫貫通要把知識(shí)連連成一片片，互相相溝通，左左右聯(lián)系系，前后后呼應(yīng)，融融會(huì)貫通通。在數(shù)數(shù)學(xué)語言言和力學(xué)學(xué)語言之之間要會(huì)會(huì)翻譯：把抽象象的數(shù)學(xué)學(xué)公式翻翻譯成具具體生動(dòng)動(dòng)的物理理概念；把直觀觀的力學(xué)學(xué)思路翻翻譯成嚴(yán)嚴(yán)密

17、的數(shù)數(shù)學(xué)程序序。3.用心梳梳理積累知識(shí)要要用心梳梳理，使使之條理理化，成成為一個(gè)個(gè)脈絡(luò)清清晰、有有主有次次、有目目有綱的的知識(shí)網(wǎng)網(wǎng)。4.落地生生根把別人的、書書本上的的知識(shí)變變成自己己的，化化他為己己，這樣樣的知識(shí)識(shí)才是牢牢靠的，生生了根的的。把新新學(xué)來的的知識(shí)融融化在自自己已有有的知識(shí)識(shí)結(jié)構(gòu)上上，把“故”作為“新”的基地地，使“新”在“故”上生根根發(fā)芽成成長。二、會(huì)減1. 概括括的能力力把一章內(nèi)容容概括成成三言兩兩語，對(duì)對(duì)一門課課理出它它的主要要脈絡(luò)，寫寫人能勾勾出特征征，畫龍龍會(huì)點(diǎn)睛睛。2. 簡化化的能力力盲目簡化不分主主次，亂亂剪亂砍砍。合理理簡化分清主主次，剪剪枝留干干。選取結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算

18、簡圖圖是結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)的的基本功功。不會(huì)會(huì)簡略估估算、定定性判斷斷，是很很危險(xiǎn)的的。3. 統(tǒng)帥帥駕馭的的能力學(xué)習(xí)積累的的知識(shí)，要要形成一一個(gè)知識(shí)識(shí)系統(tǒng)，要要培養(yǎng)提提綱挈領(lǐng)領(lǐng)、統(tǒng)帥帥全局的的能力,達(dá)到綱綱舉目張張、靈活活駕馭的的目的。4. 棄形形取神的的能力在力學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)和科學(xué)學(xué)研究中中要培養(yǎng)養(yǎng)由表入入里、棄棄形取神神的能力力：個(gè)別到一般般：舍棄棄千差萬萬別的個(gè)個(gè)性和特特殊性，摘摘取其中中的共性性和普遍遍性。具體到抽象象：舍棄棄不同問問題的具具體性，提提煉為一一般原理理的抽象象性。現(xiàn)象到規(guī)律律：舍棄棄現(xiàn)象的的表面形形態(tài)，洞洞察出深深藏的本本質(zhì)和內(nèi)內(nèi)在的規(guī)規(guī)律。溫故到創(chuàng)新新：拆除除舊觀念念的籬笆笆，標(biāo)新

19、新立異，另另辟新路路，開拓拓新途徑徑和新領(lǐng)領(lǐng)域。1-6 方法論(1)學(xué)習(xí)方方法(2)三、會(huì)問1. 多問問出智慧慧學(xué)習(xí)中要多多問，多多打幾個(gè)個(gè)問號(hào)?！?？”像一把把鑰匙，一一把開啟啟心扉和和科學(xué)迷迷宮的鑰鑰匙。2. 要會(huì)會(huì)問學(xué)習(xí)中提不不出問題題是學(xué)習(xí)習(xí)中最大大的問題題。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)了問題題是好事事，抓住住了隱藏藏的問題題是學(xué)習(xí)習(xí)深化的的表現(xiàn)。3. 要追追問重要的問題題要抓住住不放，要要層層剝剝筍，窮窮追緊逼逼，把深深藏的核核心問題題解決了了，才能能達(dá)到“柳暗花花明”的境界界。4. 要問問自己四、會(huì)用學(xué)而時(shí)習(xí)之之，學(xué)習(xí)習(xí)=學(xué)+習(xí)。什么是“習(xí)習(xí)”，通常常把“習(xí)”理解為為復(fù)習(xí)；更準(zhǔn)確確些，應(yīng)應(yīng)把“習(xí)”理解為為

20、用，理理解為實(shí)實(shí)踐?！坝谩笔恰皩W(xué)”的繼續(xù)續(xù)、深化化和檢驗(yàn)驗(yàn)。與“學(xué)”相比，“用”有更豐豐富的內(nèi)內(nèi)涵：多面性：把把知識(shí)應(yīng)應(yīng)用于解解決各式式各樣的的問題，把把單面的的知識(shí)化化為多方方面的知知識(shí)。綜合性：處處理問題題時(shí)，要要綜合應(yīng)應(yīng)用多種種方法和和知識(shí)。分分門別類類地學(xué)，綜綜合優(yōu)選選地用。反思性：正正面學(xué)，反反面用。計(jì)計(jì)算是由由因到果果，校核核時(shí)由果果到因。跳躍性：循循規(guī)蹈矩矩地學(xué)，跳跳躍式地地用。靈活性：用用能生巧巧。牢固性：反反復(fù)用過過的知識(shí)識(shí)是牢固固的，久久經(jīng)難忘忘。悟性：學(xué)習(xí)習(xí)可以獲獲得言傳傳的知識(shí)識(shí)，應(yīng)用用可以體體驗(yàn)難以以言傳的的悟性。檢驗(yàn)性：學(xué)學(xué)來的知知識(shí)是真真懂、半半懂還是是不懂，考考

21、幾道題題就分辨辨出來了了。針對(duì)涉及工工程計(jì)算算的一些些學(xué)科的的情況，還還要對(duì)“習(xí)題”和“校核”兩個(gè)具具體問題題作些議議論。1.習(xí)題做題練習(xí),是學(xué)習(xí)習(xí)工程計(jì)計(jì)算學(xué)科科的重要要環(huán)節(jié)。不不作一定定數(shù)量的的習(xí)題,就很難難對(duì)基本本概念和和方法有有深入的的理解,也很難難培養(yǎng)較較好的計(jì)計(jì)算能力力。做題題也要避避免各種種盲目性性。舉例例如下：不看書，不不復(fù)習(xí)，埋埋頭做題題，這是是一種盲盲目性。應(yīng)應(yīng)當(dāng)在理理解的基基礎(chǔ)上做做題，通通過做題題來鞏固固和加深深理解。貪圖求快，不不求甚解解，這是是另一種種盲目性性。只會(huì)對(duì)答數(shù)數(shù)，不會(huì)會(huì)自己校校核和判判斷，這這也是一一種盲目目性。做錯(cuò)了題不不改正，不不會(huì)從中中吸取教教訓(xùn)，

22、這這又是一一種盲目目性。2.校核計(jì)算的結(jié)果果要經(jīng)過過校核。“校核”是“計(jì)算”中應(yīng)有有之義。沒沒有校核核過的計(jì)計(jì)算書是是未完成成的計(jì)算算書。出錯(cuò)是難免免的。重重要的是是要會(huì)判判斷、抓抓錯(cuò)和改改錯(cuò)。判判斷是對(duì)對(duì)計(jì)算結(jié)結(jié)果的真真?zhèn)涡院秃秃侠硇孕宰鞒鲨b鑒定。抓抓錯(cuò)是分分析錯(cuò)誤誤根源，指指明錯(cuò)在在何處。改改錯(cuò)是提提出改正正對(duì)策，得得出正確確答案。改改錯(cuò)不易易，抓錯(cuò)錯(cuò)、判斷斷更難。關(guān)于判斷和和校核可可分為三三層：細(xì)細(xì)校、粗算和定性。另法細(xì)校：細(xì)校是是指詳細(xì)細(xì)的定量量的校核核，不是是重算一一遍而是是提倡用用另外的的方法來來核算。毛估粗算：粗算是是指采用用簡略的的算法對(duì)對(duì)計(jì)算結(jié)結(jié)果進(jìn)行行毛估，確確定其合合理范

23、圍圍。粗算算是要能能分清主主次、抓抓大放小小，對(duì)大大事不糊糊涂。其其做法有有：選取取簡化計(jì)計(jì)算模型型，在公公式中忽忽略次要要的項(xiàng)，檢檢查典型型特例，考考慮問題題的極限限情況，等等等。定性判斷：定性判判斷是根根據(jù)基本本概念來來判斷結(jié)結(jié)果的合合理性，而而不是進(jìn)進(jìn)行定量量的計(jì)算算。力學(xué)學(xué)中常用用的例子子有：采用量綱分分析，判判斷所列列方程是是否有誤誤。根據(jù)物理概概念，看看答案的的數(shù)量級(jí)級(jí)和正負(fù)負(fù)號(hào)是否否對(duì)頭。根據(jù)誤差理理論，估估計(jì)誤差差的范圍圍。根據(jù)互等定定理，看看計(jì)算結(jié)結(jié)果是否否合理。根據(jù)上下限限定理，看看計(jì)算結(jié)結(jié)果是否否出格。在漸進(jìn)法和和迭代法法中，判判斷結(jié)果果是否收收斂。對(duì)稱結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算，檢檢查

24、結(jié)果果的對(duì)稱稱性。當(dāng)參數(shù)變化化時(shí)，看看結(jié)果的的相應(yīng)變變化是否否合理。在近似算法法中，判判斷所得得結(jié)果是是偏于安安全還是是偏于不不安全，并并采用“前者寬寬，后者者嚴(yán)”的不同同標(biāo)準(zhǔn)。不細(xì)算而能能斷是非非，斷案案如神，既既快又準(zhǔn)準(zhǔn)，這是是總工程程師應(yīng)具具備的看看家本領(lǐng)領(lǐng)，也是是每個(gè)工工程師和和有心人人應(yīng)及早早學(xué)會(huì)的的本領(lǐng)。這這種本領(lǐng)領(lǐng)來源于于扎實(shí)的的理論和和經(jīng)驗(yàn)的的積累。計(jì)算機(jī)引入入結(jié)構(gòu)力力學(xué)后，增增加了我我們進(jìn)行行大型計(jì)計(jì)算，分分析大型型結(jié)構(gòu)的的能力。但但是，計(jì)計(jì)算機(jī)并并不排斥斥力學(xué)理理論，而而是要求求我們更更深更活活地掌握握力學(xué)理理論。1-7 方法論(1)學(xué)習(xí)方方法(3)五、創(chuàng)新科學(xué)精神的的精髓

25、是是求實(shí)創(chuàng)創(chuàng)新。創(chuàng)新：推陳陳出新，破破舊立新新，有推推有出，有有破有立立。創(chuàng)新新并不神神秘，把把知識(shí)向向前推進(jìn)進(jìn)一步，向向更廣、更更深、更更精、更更神的方方向邁出出一步，都都是創(chuàng)新新的一步步。創(chuàng)新新意識(shí)要要貫穿在在整個(gè)學(xué)學(xué)習(xí)過程程中，在在加、減減、問、用用各個(gè)方方面都要要著眼于于創(chuàng)新，有有心于創(chuàng)創(chuàng)新。加：在繼承承中創(chuàng)新新。每項(xiàng)項(xiàng)創(chuàng)新成成果都吸吸收了前前人的成成果。像像牛頓那那樣站在在巨人的的肩上才才能看得得更遠(yuǎn)。廣廣采厚積積是創(chuàng)新新的基礎(chǔ)礎(chǔ)。減：在“去去粗取精精，棄形形取神”的減法法過程中中要注意意“去”和“棄”。在“推陳出出新、破破舊立新新”的創(chuàng)新新過程中中要注意意“推”和“破”。二者者是相

26、通通的。問：在已有有的知識(shí)識(shí)中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)疑點(diǎn)，感感到困惑惑，是走走向解惑惑和創(chuàng)新新的起點(diǎn)點(diǎn)。創(chuàng)新新是善問問巧思的的回報(bào)。用：在應(yīng)用用和實(shí)踐踐中對(duì)已已有的知知識(shí)進(jìn)行行檢驗(yàn)，發(fā)發(fā)現(xiàn)其中中的不足足而加以以改正，這這就是創(chuàng)創(chuàng)新。實(shí)實(shí)踐為創(chuàng)創(chuàng)新提供供了機(jī)遇遇。創(chuàng)新不能違違反客觀觀規(guī)律。在在求實(shí)中中創(chuàng)新，“出新意意于法度度之中”（蘇軾軾）。在在客觀規(guī)規(guī)律的容容許之下下，創(chuàng)造造力有充充分的自自由活動(dòng)動(dòng)空間。后語把以上的議議論歸納納為五句句話：加 廣采厚厚積，織織網(wǎng)生根根。減 去粗取取精，棄棄形取神神。問 知惑解解惑，開開啟迷宮宮。用 實(shí)踐檢檢驗(yàn)，多多用巧生生。創(chuàng)新 覓真理理立巨人人肩上，出出新意于于法度之之中。

27、第二章 幾幾何構(gòu)造造分析1. 主要要內(nèi)容一個(gè)體系要要能承受受荷載，首首先它的的幾何構(gòu)構(gòu)造應(yīng)當(dāng)當(dāng)合理，能能夠使幾幾何形狀狀和位置置保持不不變。因因此，在在進(jìn)行結(jié)結(jié)構(gòu)受力力分析之之前，先先進(jìn)行幾幾何構(gòu)造造分析。在幾何構(gòu)造造分析中中，最基基本的規(guī)規(guī)律是三三角形規(guī)規(guī)律。規(guī)規(guī)律本身身是簡單單淺顯的的，但規(guī)規(guī)律的運(yùn)運(yùn)用則變變化無窮窮。因此此，學(xué)習(xí)習(xí)本章時(shí)時(shí)遇到的的困難不不在于學(xué)學(xué)懂，而而在于靈靈活運(yùn)用用。本章在全書書中只是是一個(gè)短短小的前前奏，只只是從幾幾何構(gòu)造造的角度度討論結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)中的一一個(gè)側(cè)面面，根本本不涉及及到內(nèi)力力和應(yīng)變變。但是是構(gòu)造分分析與內(nèi)內(nèi)力分析析之間又又是密切切相關(guān)的的，本章章內(nèi)容將將

28、在后面面許多章章節(jié)中得得到應(yīng)用用。2. 教學(xué)學(xué)目的理解自由度度、可變體體系與不變體體系、瞬變體體系、瞬鉸的概概念；正確理解三三角形規(guī)規(guī)律，并并能熟練練應(yīng)用三三角形規(guī)規(guī)律分析析平面體體系的幾幾何構(gòu)造造；掌握計(jì)算自自由度的的計(jì)算方方法，能能計(jì)算一一般平面面體系的的自由度度。3. 本章章目錄 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_00.html2-1 基本概概念 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_dof_00.html2-2 自由度

29、度計(jì)算 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_rules_00.html2-3 幾何不不變體系系的組成成規(guī)律 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_00.html2-4 幾何構(gòu)構(gòu)造分析析方法與與實(shí)例 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_SMSolver_00.html2-5 求解器器的應(yīng)用用 HYPERLINK /webcourse/conten

30、t/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_sumarry_00.html2-6 小結(jié) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_Exercise_00.html2-7 習(xí)題 HYPERLINK /webcourse/asp/02_GeoAnalysis_test.asp2-8 測(cè)驗(yàn)4. 參考考章節(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)教程()，第2章、結(jié)結(jié)構(gòu)的幾幾何構(gòu)造造分析，pp.17-54。2-1 基本概概念1. 教學(xué)學(xué)要求理解自由度度、幾何何可變體體系與幾幾何不變變體系、瞬瞬變體系系、瞬鉸鉸的概念念。2. 本節(jié)節(jié)目錄 HYPERL

31、INK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_01.html1. 幾何何不變體體系和幾何可可變體系系 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_02.html2. 運(yùn)動(dòng)動(dòng)自由度度 S HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_03.html3. 約束束 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAn

32、alysis_concepts_04.html4. 多余余約束和和非多余余約束 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_05.html5. 瞬變變體系 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_06.html6. 瞬鉸鉸和無窮窮遠(yuǎn)處的的瞬鉸 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_07.html7. 思考考與討論論3. 參考考章節(jié)

33、結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)教程()，pp.18-22。2.1.11 幾何不不變體系系和幾何何可變體體系幾何不變體體系：體體系的位位置和形形狀是不不能改變變的(圖2-11b)。幾何可變體體系：體體系的位位置或形形狀是可可以改變變的(圖2-11a)。以上討論的的前提：不考慮慮材料的的應(yīng)變。圖2-1aa圖2-1bb一般結(jié)構(gòu)都都必須是是幾何不不變體系系，而不不能采用用幾何可可變體系系2.1.22 運(yùn)動(dòng)自自由度 SS：體系運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可可以獨(dú)立立改變的的坐標(biāo)的的數(shù)目。圖2-2aa圖2-2bb(平面內(nèi)一一個(gè)點(diǎn)有兩個(gè)個(gè)自由度度)(平面內(nèi)一一個(gè)剛體體有三個(gè)個(gè)自由度度)2.1.33 約束減少體系自自由度的的裝置。圖2-3aa圖2-

34、3bb圖2-3ccS 由3個(gè)個(gè)減少到到2個(gè)S 由6個(gè)個(gè)減少到到4個(gè)S 由6個(gè)個(gè)減少到到3個(gè)一個(gè)支桿相相當(dāng)于一一個(gè)約束束一個(gè)簡單鉸鉸相當(dāng)于于兩個(gè)約約束一個(gè)簡單剛剛結(jié)相當(dāng)當(dāng)于三個(gè)個(gè)約束2.1.44 多余約約束和非非多余約約束不能減少體體系自由由度的約約束叫多多余約束束。能夠減少體體系自由由度的約約束叫非非多余約約束。注意：多余余約束與與非多余余約束是是相對(duì)的的，多余余約束一一般不是是唯一指指定的。圖2-4aa圖2-4bb鏈桿1或22能減少少點(diǎn)A 的兩個(gè)個(gè)自由度度，因此此鏈桿1和2都是非非多余約約束。鏈桿1、22和3共減少少點(diǎn)A 的兩個(gè)個(gè)自由度度，因此此三根鏈鏈桿中只只有兩根根是非多多余約束束，有一

35、一個(gè)是多多余約束束。一個(gè)體系中中有多個(gè)個(gè)約束時(shí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)當(dāng)分清多多余約束束和非多多余約束束，只有有非多余余約束才才對(duì)體系系的自由由度有影影響。2.1.55 瞬變體體系圖2-5aa圖2-5bb分析:(1)當(dāng)鏈鏈桿1和2共線時(shí)時(shí)，圓弧弧和在A 點(diǎn)相相切(圖2-5aa)，因此此A 點(diǎn)可可沿公切切線方向向做微小小運(yùn)動(dòng)，體體系是可可變體系系。(2)當(dāng)AA 點(diǎn)沿沿公切線線發(fā)生微微小位移移后，鏈鏈桿1和2不再共共線(圖2-55b)，因此此體系不不再是可可變體系系。本來是幾何何可變，經(jīng)經(jīng)微小位位移后成成為幾何何不變的的體系稱稱為瞬變變體系?？梢园l(fā)生大大位移的的幾何可可變體系系稱為常常變體系系?？勺凅w系可可進(jìn)一步

36、步分為瞬瞬變體系系和常變變體系。(3)點(diǎn) A在平面面內(nèi)有兩兩個(gè)自由由度，增增加兩根根共線鏈鏈桿后， A 點(diǎn)仍有一個(gè)自由度，因此鏈桿1和2中有一個(gè)是多余約束。一般說來，瞬瞬變體系系中必然然存在多多余約束束。2.1.66 瞬鉸和和無窮遠(yuǎn)遠(yuǎn)處的瞬瞬鉸兩剛片間以以兩鏈桿桿相連，其其兩鏈桿桿約束相相當(dāng)(等效)于兩鏈鏈桿交點(diǎn)點(diǎn)處一簡簡單鉸的的約束，這這個(gè)鉸稱稱為瞬鉸鉸或虛鉸(如圖2-66a)。 圖2-6aa 圖2-66b 圖2-66c圖2-6aa中，鏈鏈桿1和2交于O 點(diǎn)，剛剛片I可以發(fā)發(fā)生以O(shè)O 為中中心的微微小轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。圖2-6bb和圖2-66c中，鏈鏈桿1和2的交點(diǎn)點(diǎn)在無窮窮遠(yuǎn)處，因因此兩根根鏈桿所所

37、起作用用的相當(dāng)當(dāng)于無窮窮遠(yuǎn)處的的瞬鉸所所起的約約束作用用，繞瞬瞬鉸的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化化為沿兩兩根鏈桿桿的正交交方向上上的平動(dòng)動(dòng)。在圖圖2-66a、b、c各體系系的相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)過過程中，瞬瞬鉸位置置不斷變變化。在幾何構(gòu)造造分析中中應(yīng)用無無窮遠(yuǎn)處處瞬鉸的的概念時(shí)時(shí)，可以以采用射射影幾何何中關(guān)于于點(diǎn)和線的下下列四點(diǎn)點(diǎn)結(jié)論：(1) 每每個(gè)方向向有一個(gè)個(gè)點(diǎn)(即該方方向各平平行線的的交點(diǎn))。(2) 不不同方向向上有不不同的點(diǎn)。(3) 各各點(diǎn)都在在同一直直線上，此此直線稱稱為線。(4) 各各有限遠(yuǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)都不不在線上。2.1.77 思考與與討論1.有的文文獻(xiàn)把幾幾何可變變體系稱稱為幾何何不穩(wěn)體體系，把把幾何不不變體系系

38、稱為幾幾何穩(wěn)定定體系。材材料力學(xué)學(xué)中把壓壓桿屈曲曲問題稱稱為彈性性穩(wěn)定性性問題。試試對(duì)幾何何穩(wěn)定性性和彈性性穩(wěn)定性性這幾個(gè)個(gè)不同概概念加以以比較。2.“多余余約束”從以下下哪個(gè)角角度來看看才是多多余的？(a) 從從對(duì)體系系的自由由度是否否有影響響的角度度看；(b) 從從對(duì)體系系的計(jì)算算自由度度是否有有影響的的角度來來看；(c) 從從對(duì)體系系的受力力和變形形狀態(tài)是是否有影影響的角角度來看看；(d) 從從區(qū)分靜靜定和超超靜定兩兩類問題題的角度度來看。2-2 自由度度計(jì)算1. 教學(xué)學(xué)要求掌握實(shí)際自自由度和和計(jì)算自自由度的的計(jì)算方方法。2. 本節(jié)節(jié)目錄 HYPERLINK /webcourse/con

39、tent/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_dof_01.html1. 實(shí)際際自由度度 S 和計(jì)算算自由度度 W HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_dof_02.html2. 部件件和約束束 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_dof_03.html3. 平面面體系的的計(jì)算自自由度 W 的求法(1) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_dof_04

40、.html4. 平面面體系的的計(jì)算自自由度 W 的求法(2) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_dof_05.html5. 思考考與討論論3. 參考考章節(jié)1.結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)教教程()，pp.28-32。2. HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_concepts_00.html22-1 基本概概念 2.2.11 實(shí)際自自由度 S 和和計(jì)算自自由度 WS= （各各部件自自由度總總和a）（非非多余約約束數(shù)總總和c）- (2-11)S = 1122 =

41、0，非多余余約束數(shù)數(shù) c = 2 ，多余約約束數(shù) n = 2 ，但是復(fù)復(fù)雜情況況難以找找全多余余約束。圖3-1W= （各各部件自自由度總總和a ） （全部約約束數(shù)總總和d ）- (2-22)2.2.22 部件和和約束1. 部件件可以是是點(diǎn)，也也可以是是剛片在幾何構(gòu)造造分析時(shí)時(shí)要注意意剛片內(nèi)內(nèi)部是否否有多余余約束。圖3-2aa圖3-2bb圖3-2cc圖3-2dd一根鏈桿一個(gè)鉸一個(gè)剛結(jié)n = 00n = 11n = 22n = 33在計(jì)算體系系的約束束總數(shù)時(shí)時(shí)也應(yīng)當(dāng)當(dāng)考慮剛剛片內(nèi)部部的多余余約束。2. 約束束可分為為單約束束和復(fù)約約束在幾何構(gòu)造造分析時(shí)時(shí)要將復(fù)復(fù)約束簡簡化為幾幾個(gè)單約約束。圖3-3

42、aa圖3-3bb(圖中復(fù)鉸鉸相當(dāng)兩兩個(gè)單鉸鉸)m = 22 , h = 1m = 33 , h = 2S = 33 2 - 2 11 = 4S = 33 3 - 2 22 = 5圖3-4aa圖3-4bb(圖中復(fù)剛剛結(jié)相當(dāng)當(dāng)兩個(gè)單單剛結(jié))m = 22 , g = 1m = 33 , g = 2S = 33 2 - 3 11 = 3S = 33 3 - 2 33 = 3一般說來，聯(lián)聯(lián)結(jié) nn 個(gè)剛剛片的復(fù)復(fù)鉸(復(fù)剛結(jié))相當(dāng)于(n-1)個(gè)單鉸(單剛結(jié))。圖3-5aa圖3-5bb(圖中復(fù)鏈鏈桿相當(dāng)當(dāng)三個(gè)單單鏈桿)j = 22 , b = 1j = 33 , b = 3S = 22 22 - 1 = 3

43、S = 22 3 - 3 = 33又，聯(lián)結(jié) n 個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)的的復(fù)鏈桿桿相當(dāng)于于(2n-3)個(gè)單鏈鏈桿。2.2.33 平面體體系的計(jì)計(jì)算自由由度 W 的求法(1)1. 剛片片系部件(約束束對(duì)象)數(shù)：剛剛片數(shù)mm ；約束數(shù)：單單鉸數(shù)hh ，簡簡單剛結(jié)結(jié)數(shù)g ，鏈桿桿數(shù)b 。W = 33m - 2h - 3g - b - (22-4)例1.求如如下圖示示剛片系系的計(jì)算算自由度度圖3-6aa圖3-6bbm = 77，h = 4，g = 2，b = 6m = 55，h = 4，b = 6W = 337 - 224 - 332 - 66 = 1 0W = 335 - 224 - 66 = 1 02. 鏈桿桿

44、系約束對(duì)象：結(jié)點(diǎn)數(shù)數(shù)j ；約束數(shù)：鏈鏈桿(含支桿)數(shù)b 。W = 22j - b - (2-5)例2. 求求如下圖圖示鏈桿桿系的計(jì)計(jì)算自由由度j = 55，b = 10 W = 255 - 10 = 00 SS = 0n = 0圖3-72.2.44 平面體體系的計(jì)計(jì)算自由由度 W 的求法(2)3. 混合合系約束對(duì)象：剛片數(shù)數(shù)m ，結(jié)結(jié)點(diǎn)數(shù)jj約束條件：單鉸數(shù)數(shù)h ，簡簡單剛結(jié)結(jié)數(shù)g ，單鏈鏈桿(含支桿)數(shù)bW = (3m + 2j)-(3g + 2h + b) - (22-6)m = 22，h = 1，g = 0，j = 2，b = 8W = (32+222)-(330+211+8) = 0

45、S = 0n = 0圖3-8W 的結(jié)果果分析：W 00 則S 0幾何可可變；W = 00 則S = n若n = 0幾何不不變；W = 00 則S = n若n 0幾何可可變；W 0體系有有多余約約束,但不一一定幾何何不變。結(jié)論：W0只是幾幾何不變變的必要要條件，不不是充分分條件。2.2.55 思考與與討論如果已經(jīng)算算出體系系的計(jì)算算自由度度 W，而未未進(jìn)行幾幾何構(gòu)造造分析，則則對(duì)體系系的自由由度 S 和多多余約束束數(shù)n 能得出出什么結(jié)結(jié)論？如如果再進(jìn)進(jìn)一步已已知體系系為幾何何不變，則則對(duì) n 能得出出什么結(jié)結(jié)論？2-3 幾何不不變體系系的組成成規(guī)律1. 教學(xué)學(xué)要求熟練掌握幾幾何不變變體系的的三條

46、基基本組成成規(guī)律。2. 本節(jié)節(jié)目錄 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_rules_01.html1. 二元元體法則則 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_rules_02.html2. 兩剛剛片法則則 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_rules_03.html3. 三剛剛片法則則3. 參考考章節(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)教程(),ppp. 222-228。2.3.11 二元體體法

47、則一剛片與一一結(jié)點(diǎn)用用兩根不不共線的的鏈桿相相連組成成的體系系內(nèi)部幾幾何不變變且無多多余約束束。圖4-1分分析：約約束對(duì)象象：結(jié)點(diǎn)點(diǎn) C 與剛片 I約束束條件：不共線線的兩鏈鏈桿；結(jié)結(jié)論：幾幾何不變變且無多多余約束束。圖4-1圖4-2分分析：兩兩鏈桿共共線，CC 點(diǎn)可可垂直于于AB做微小小移動(dòng)；結(jié)論：瞬變體體系。圖4-22.3.22 兩剛片片法則1. 兩剛剛片用一一鉸及不不過該鉸鉸的一鏈鏈桿相連連組成幾幾何不變變體系且且無多余余約束。圖4-3圖4-4 瞬變體體系C 可垂直直于 BBC 做做微小運(yùn)運(yùn)動(dòng)(等效于于圖4-44)圖4-5 瞬變體體系(之二)2. 兩剛剛片用不不共點(diǎn)的的三鏈桿桿相連，組組

48、成內(nèi)部部幾何不不變整體體且無多多余約束束圖4-6特殊情況：三鏈桿共點(diǎn)點(diǎn) 三鏈桿桿平行等等長 三鏈桿桿平行不不等長 圖4-7 瞬變體體系 圖4-88 常變體體系 圖4-99 瞬變體體系2.3.33 三剛片片法則三剛片用不不共線的的三鉸兩兩兩相連連組成的的體系內(nèi)內(nèi)部幾何何不變且且無多余余約束。圖4-100圖4-111 三鉸鉸共線 瞬變體體系上述三條規(guī)規(guī)律雖然然表述不不同，但但本質(zhì)相相同，即即三角形形規(guī)律：若三個(gè)鉸不不共線，則則鉸結(jié)三三角形內(nèi)內(nèi)部幾何何不變且且無多余余約束。2-4 構(gòu)造分分析方法法與例題題1. 教學(xué)學(xué)要求熟練掌握幾幾何構(gòu)造造分析的的各種方方法。2. 本節(jié)節(jié)目錄 HYPERLINK /

49、webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_01.html1. 基本本分析方方法(1) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_02.html2. 基本本分析方方法(2) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_03.html3. 約束束等效代代換 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAna

50、lysis/GeoAnalysis_methodproblem_04.html4. 考慮慮體系與與地基關(guān)關(guān)系的方方法 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_05.html5. 復(fù)雜雜體系(1) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_06.html6. 復(fù)雜雜體系(2) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodp

51、roblem_07.html7. 復(fù)雜雜體系(3) HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_08.html8. 思考考與討論論3. 參考考章節(jié)1.結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)教教程()，pp. 222-288。2. HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_rules_00.html22-3 幾何不不變體系系的組成成規(guī)律2.4.11 基本分分析方法法(1)一. 先找找第一個(gè)個(gè)不變單單元，逐逐步組裝裝1. 先從從地基開開始逐步步組裝例1 圖55-

52、1aa，圖5-11b圖5-1aa1234圖5-1bb123452. 先從從內(nèi)部開開始，組組成幾個(gè)個(gè)大剛片片后，總總組裝例2 圖55-2aa，圖5-22b圖5-2aa1234圖5-2bb12342.4.22 基本分分析方法法(2)二. 去除除二元體體例3 圖55-3aa，圖5-33b圖5-3aa1234圖5-3bb12342.4.33 約束等等效代換換1. 曲(折)鏈桿等等效為直直鏈桿2. 聯(lián)結(jié)結(jié)兩剛片片的兩鏈鏈桿等效效代換為為瞬鉸例3分析:1.折鏈桿桿 ACC 與 DBB 用直直桿2、3代替；2.剛片 EECD 通過支支桿1與地基基相連。結(jié)論：若桿1、2、3交于一點(diǎn)，則整個(gè)體系幾何瞬變有多余約

53、束；若桿1、2、3不交于一點(diǎn)，則整個(gè)體系幾何不變無多余約束。圖5-4aa例4分析:1.剛片、地基由鉸 AA 與瞬瞬鉸 B、C 相連連。2.A、B、C 不共共線。結(jié)結(jié)論：整整個(gè)體系系幾何不不變無多多余約束束。圖5-4bb AADE和AFG均可看作作剛片。 2.4.44 考慮體體系與地地基關(guān)系系的方法法1. 體系系與地基基以不共共點(diǎn)的三三支桿相相連時(shí)，可可以先分分析體系系內(nèi)部再再與地基基一起分分析。圖5-5aa2. 體系系與地基基連接多多于3支桿則則應(yīng)與地地基一起起分析。具體分析方方法見 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis

54、_methodproblem_03.html例例3。圖5-5bb2.4.55 復(fù)雜體體系(1)1. 通常常要運(yùn)用用瞬鉸并并使對(duì)象象拉開距距離例5分析：11.體系W = 0 。2.剛片、。3.剛片、由1、2桿連于于瞬鉸AA。4.剛片、由3、4桿連于于瞬鉸BB。5.剛片、由5、6桿連于于鉸C。結(jié)論：體系幾幾何不變變,無多余余約束。圖5-6“拉開距離離”是指三三剛片之之間均由由鏈桿形形成的瞬瞬鉸相連連，而盡盡量不用用實(shí)鉸。下面兩種做做法均未未能使剛剛片拉開開距離，也也就沒能能允分利利用鏈桿桿，而是是以實(shí)鉸鉸連接，不不能正確確分析此此題。實(shí)鉸A、C、及、均未拉拉開距離離實(shí)鉸A、C、未拉拉開距離離圖5-

55、6bb圖5-6cc例6分析：1.剛片、由鏈桿1、2(瞬鉸A)相連 ；2.剛片、由鏈桿3、4(瞬鉸B)相連；3.剛片、由鏈桿5、6(瞬鉸C,無窮遠(yuǎn)遠(yuǎn))相連。結(jié)結(jié)論:A、B、C三瞬鉸鉸不共線線,體系幾幾何不變變無多余余約束。圖5-72.4.66 復(fù)雜體體系(2)2. 三剛剛片由三三鉸兩兩兩相連，其其中兩瞬瞬鉸在無無窮遠(yuǎn)處處。若此此兩瞬鉸鉸在不同同方向，則則體系幾幾何不變變, 反之幾幾何可變變。圖5-7aa圖5-7bb例7分析：1.剛片、由鏈桿1、2(瞬鉸B)相連。22.剛片、由鉸A相連。33.剛片、由鏈桿3、4(瞬鉸C)相連。44.內(nèi)部幾幾何不變變組成大大剛片再再與地基基相連。結(jié)論:幾何不變無多余

56、約束。圖5-8例8分析：1.剛片、由鏈桿1、2(瞬鉸A)相連。22.剛片、由鏈桿3、4(瞬鉸B)相連。33.剛片、由鏈桿5、6(瞬鉸C)相連。44.剛片、組成大大剛片，再再與地基基相連。結(jié)論:幾何不變無多余約束。圖5-92.4.77 復(fù)雜體體系(3)3. 三剛剛片由三三鉸兩兩兩相連,其中兩兩瞬鉸在在無窮遠(yuǎn)遠(yuǎn)處，若若此兩瞬瞬鉸在不不同方向向，則幾幾何不變變。圖5-100 幾何不不變4. 三剛剛片由三三瞬鉸兩兩兩相連連,若三瞬瞬鉸均在在無窮遠(yuǎn)遠(yuǎn)處,則體系系幾何可可變。例9無窮遠(yuǎn)處所所有點(diǎn)均均在一無無窮遠(yuǎn)直直線上曲曲率k = 1/RRR k 00 直線圖5-111a 幾幾何可變變(瞬變)圖5-111

57、b 幾幾何可變變(常變)圖5-111c 幾幾何可變變(瞬變)注意：以上上所有WW = 0且?guī)缀魏慰勺?瞬變或或常變)的體系系均存在在多余約約束。2.4.88 思考與與討論(1)分析析平面體體系的幾幾何構(gòu)造造時(shí)，運(yùn)運(yùn)用基本本構(gòu)造單單元按照照搭積木木和拆積積木的方方式是兩兩種相逆逆的方法法，很多多體系可可以用這這兩種方方法進(jìn)行行分析，參參考 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_methodproblem_01.html圖5-11a、圖5-11b和 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAna

58、lysis/GeoAnalysis_methodproblem_02.html圖5-33a、圖5-33b。(2)在幾幾何構(gòu)造造分析中中可以進(jìn)進(jìn)行哪些些等效變變換，如如何保證證變換的的等效性性？2-5 求解器器的應(yīng)用用一. 教學(xué)學(xué)目的熟悉結(jié)構(gòu)力力學(xué)求解解器的界界面，能能夠利用用菜單輸輸入平面面結(jié)構(gòu)體體系，同同時(shí)利用用求解器器進(jìn)行平平面體系系幾何組組成分析析。二. 主要要內(nèi)容 HYPERLINK /webcourse/content/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_SMSolver_01.html1.平面結(jié)結(jié)構(gòu)的輸輸入 HYPERLINK /webcourse/content

59、/02_GeoAnalysis/GeoAnalysis_SMSolver_02.html2.用求解解器求解解幾何構(gòu)構(gòu)造分析析三. 參考考資料結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)教程(I)，pp. 36645。2.5.11 平面結(jié)結(jié)構(gòu)的輸輸入一個(gè)平面結(jié)結(jié)構(gòu)體系系主要有有結(jié)點(diǎn)定定義、單單元定義義、約束束定義。欲欲輸入一一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)體系，首首先建立立一個(gè)新新文件，然然后輸入入命令。在在求解器器中輸入入命令有有兩種方方法：利利用“命令”菜單中中的子菜菜單，打打開相應(yīng)應(yīng)的對(duì)話話框，在在對(duì)話框框中根據(jù)據(jù)提示和和選項(xiàng)輸輸入命令令；在命命令中直直接鍵入入命令行行。第二二種方法法要求用用戶對(duì)命命令格式式相當(dāng)熟熟悉，因因此下面面主要介介紹如

60、何何應(yīng)用“命令”菜單輸輸入平面面結(jié)構(gòu)體體系。1. 結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的輸入入和定義義打開“命令令”菜單下下的子菜菜單“結(jié)點(diǎn)”在結(jié)點(diǎn)對(duì)話話框中輸輸入單元元碼及坐坐標(biāo)，單單擊“應(yīng)用”在觀覽器中中顯示結(jié)結(jié)點(diǎn)將命令自然然寫在文文檔上利用上述步步驟，連連續(xù)輸入入所需的的結(jié)點(diǎn),完成輸輸入后,單擊“關(guān)閉”按鈕，關(guān)關(guān)閉結(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)話框框。2. 單元元的定義義打開“命令令”菜單下下的子菜菜單“單元”選擇單元端端點(diǎn)的連連接方式式，單擊擊“應(yīng)用”在觀覽器中中顯示單單元將命令自然然寫在文文檔上利用上述步步驟，連連續(xù)輸入入所需的的單元,完成輸輸入后,單擊“關(guān)閉”按鈕，關(guān)關(guān)閉單元元對(duì)話框框。若要要預(yù)覽；可以單單擊“預(yù)覽”。修改改時(shí)可以以