廣州大學結構力學課程本課程介紹結構力學的基本概念、基本理論和基本方法。涵蓋靜力學、材料力學和結構力學等內容。課程簡介課程名稱《廣州大學結構力學》課程性質專業(yè)必修課，理論與實踐相結合。教學目標培養(yǎng)學生掌握結構力學基礎理論，解決實際工程問題。教學內容涵蓋靜力學、材料力學、結構分析、結構設計等方面。課程目標11.理論知識掌握結構力學基礎理論，建立結構分析的基本概念和方法。22.實際應用將理論知識應用于實際工程問題，學習解決結構設計和分析問題。33.培養(yǎng)能力培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，以及獨立思考和團隊合作的能力。44.拓展視野了解結構力學在現(xiàn)代工程中的應用，拓展學生對結構力學的認識和興趣。主要內容概述材料性質與單軸受力課程首先講解結構力學的基礎知識，包括材料的力學性質和單軸受力分析。靜定結構介紹靜定結構的基本概念和分析方法，包括內力計算、撓度計算和設計。超靜定結構深入探討超靜定結構的分析方法，如力法、位移法和矩陣法等。其他結構講解框架結構、板結構、殼體結構等的分析方法，并介紹結構的穩(wěn)定性、極限狀態(tài)設計法、抗震設計等內容。材料性質與單軸受力材料的力學性質了解材料的應力-應變關系，如彈性模量、泊松比等，是進行結構設計的重要基礎。應力與應變應力是指材料內部單位面積上所受的力，應變是指材料在外力作用下的形變程度。單軸受力單軸受力是指材料只受到一個方向的力，例如拉伸、壓縮或剪切。強度與屈服材料的強度是指材料承受的最大應力，屈服是指材料發(fā)生永久變形時的應力。軸力與跨度計算軸力是結構中桿件承受的拉伸或壓縮力?？缍仁侵附Y構中兩支撐點之間的距離。1結構的穩(wěn)定性軸力會影響結構的穩(wěn)定性，跨度越大，結構越容易發(fā)生彎曲或失穩(wěn)。2材料的強度材料的強度會影響桿件所能承受的軸力。強度越高，桿件能承受的軸力越大。3桿件的截面尺寸桿件的截面尺寸也會影響軸力。截面積越大，桿件能承受的軸力越大。軸力與跨度計算是結構力學中的基礎知識，理解這兩個概念對于設計和分析結構至關重要。彎矩與剪力分布1梁的彎曲外力引起梁的彎曲變形，產(chǎn)生彎矩2剪力外力引起梁的剪切變形，產(chǎn)生剪力3分布規(guī)律彎矩和剪力沿梁軸線呈特定分布彎矩和剪力分布是結構力學中的重要概念，通過分析彎矩和剪力分布，可以了解結構的受力情況，以及結構的強度和剛度。結構的支座固定支座固定支座限制了結構的水平和垂直位移，以及轉動。這是一種常見的支座類型，適用于需要固定位置的結構。鉸支座鉸支座只限制了結構的垂直位移，但不限制轉動。它們通常用于橋梁、框架和桁架等結構中，以允許結構在受到荷載時彎曲和變形?；瑒又ё瑒又ё拗屏私Y構的垂直位移，但允許結構水平移動。它們通常用于橋梁和大型建筑物，以適應熱脹冷縮和地震等因素。彈性支座彈性支座使用彈簧或其他彈性材料來支持結構。它們可以吸收荷載，并減少結構的振動和噪聲。它們通常用于橋梁、建筑物和機器等結構中。靜定結構的內力計算1平衡方程利用平衡方程，建立結構受力關系。2截面法截斷結構，分析截面上的內力。3力矩法根據(jù)力矩平衡，計算彎矩和剪力。靜定結構的撓度計算計算方法求解撓度的常見方法包括疊加法和虛功原理。疊加法利用已知的基本解，而虛功原理則基于能量原理。影響因素撓度受到荷載、材料性質、結構幾何形狀和支座條件等因素影響。重要性撓度計算對于保證結構的安全性和功能至關重要，避免過大的變形。靜定結構的設計安全性能結構應能承受設計荷載，確保安全性和耐久性。經(jīng)濟性結構設計應合理，避免材料浪費，降低成本。美觀性結構設計應符合審美要求，營造良好的視覺效果。施工可行性結構設計應考慮施工工藝，確保施工順利進行。超靜定結構的分析1結構的力學模型建立準確的結構模型2基本方程的推導引入約束條件進行求解3位移協(xié)調方程考慮結構的變形和位移4力平衡方程滿足結構的力平衡5解算結構的內力確定超靜定結構的內力分布超靜定結構是指結構的約束條件超過靜定結構所需的最小約束數(shù)。超靜定結構的分析方法是通過引入位移協(xié)調方程和力平衡方程來求解結構的內力?？蚣芙Y構的分析1結構分析方法力學模型構建有限元法應用2內力計算軸力、剪力、彎矩節(jié)點荷載分配3變形計算位移、轉角結構穩(wěn)定性4優(yōu)化設計材料選型截面尺寸框架結構分析涉及力學模型構建、內力計算、變形計算和優(yōu)化設計等步驟。通過分析框架結構的受力狀態(tài)和變形情況，工程師可以確定框架結構的承載能力和安全性，并進行優(yōu)化設計。板的受力分析1集中荷載集中荷載是指作用在板的某一點上的力，例如建筑物的柱子對板的壓力。2分布荷載分布荷載是指作用在板上的面積上的力，例如屋頂?shù)难┖奢d或地板上的重物。3力矩荷載力矩荷載是指作用在板上的轉動力，例如風荷載或地震荷載。板的撓度計算理論方法利用彈性力學中的板理論，可以推導出板的撓度公式。數(shù)值方法有限元方法是一種常用的數(shù)值方法，可用于求解復雜形狀板的撓度。實驗方法通過實物模型或試驗板，可以測量板的撓度，驗證理論計算或數(shù)值模擬結果。板的設計材料選擇根據(jù)板的荷載類型和使用環(huán)境選擇合適的材料，如鋼筋混凝土、鋼板、木板等。厚度確定根據(jù)板的跨度、荷載、材料強度等因素確定板的厚度，確保其承載能力和剛度要求。鋼筋布置根據(jù)板的受力情況，合理布置鋼筋，確保板的強度和抗裂能力，并考慮施工的可行性。支座設計確保板的支座能承受板的荷載，并避免支座發(fā)生沉降或傾斜。殼體結構的分析殼體結構是一種重要的結構形式，其應用廣泛，例如體育場館、地下隧道、儲罐等。1基本概念定義、分類、特點2力學分析薄殼理論、有限元方法3常見類型球殼、圓筒殼、雙曲拋物殼4應用實例建筑、交通、能源本節(jié)重點介紹殼體結構的基本概念、力學分析方法、常見類型以及應用實例。桿件構件的穩(wěn)定性失穩(wěn)形態(tài)桿件在軸向壓力作用下失去穩(wěn)定性，發(fā)生彎曲變形，稱為失穩(wěn)。臨界荷載導致桿件失穩(wěn)的最小軸向壓力，稱為臨界荷載。穩(wěn)定性設計結構設計中，要保證構件在荷載作用下保持穩(wěn)定，防止失穩(wěn)發(fā)生。限界狀態(tài)設計法承載能力極限狀態(tài)結構抵抗荷載的能力與荷載本身的效應相比較，確保結構不會發(fā)生破壞正常使用極限狀態(tài)結構在使用過程中保持正常功能，滿足各種使用要求，例如變形、振動等耐久性極限狀態(tài)結構在規(guī)定的使用年限內保持結構的完整性，避免由于腐蝕、疲勞等因素引起的失效荷載組合與承載力荷載組合是指將結構在使用過程中可能出現(xiàn)的各種荷載進行組合，以確定結構在各種工況下所承受的荷載大小。承載力是指結構在荷載作用下所能承受的最大荷載，是結構安全的重要指標。荷載組合與承載力計算是結構設計的重要環(huán)節(jié)，需要根據(jù)相關規(guī)范和標準進行計算，并考慮各種不確定因素的影響，確保結構在使用過程中安全可靠。永久荷載可變荷載風荷載地震荷載結構抗震設計地震荷載分析地震作用于結構的力，會造成結構變形和振動。地震荷載分析旨在確定地震作用下結構的受力情況。抗震設計原則強度要求延性要求耗能要求抗震設計方法根據(jù)結構類型和地震烈度，選擇合適的抗震設計方法，確保結構在遭遇地震時能夠安全可靠。有限元分析方法11.離散化將連續(xù)的結構或物體離散為有限個單元，每個單元具有特定的節(jié)點和形狀函數(shù)。22.建立方程基于材料性質和邊界條件，建立每個單元的平衡方程，形成整體的線性方程組。33.求解方程采用數(shù)值方法，如高斯消元法或迭代法，求解線性方程組，得到每個節(jié)點的位移和應力值。44.結果后處理將計算結果進行可視化，并對結果進行分析，以了解結構的受力情況和變形情況。數(shù)值模擬實例分析本節(jié)課將通過實際工程案例，講解數(shù)值模擬在結構力學中的應用。例如，橋梁結構設計中，使用有限元分析軟件模擬橋梁在不同荷載作用下的受力情況，計算應力、變形和穩(wěn)定性，優(yōu)化橋梁結構設計。模型試驗方法模型試驗方法模擬實際結構的受力行為和變形特征，進行驗證和分析。設備與材料使用比例縮小的模型，模擬實際結構的材料和幾何形狀。數(shù)據(jù)分析通過測量模型的變形、應力等參數(shù)，分析結構的受力特性和安全性能。競賽作品設計實踐1項目選題選題要符合競賽規(guī)則，與課程內容相關。2方案設計運用結構力學知識進行設計，保證結構安全可靠。3模型制作制作精美的模型，展示設計方案。4競賽答辯清晰簡潔地展示設計理念和技術方案。競賽作品設計實踐環(huán)節(jié)旨在培養(yǎng)學生將理論知識應用于實踐的能力，鍛煉團隊合作能力，提高學生的創(chuàng)新設計能力。結構設計實例分享分享一些真實的結構設計案例，展示各種類型的結構，例如橋梁、建筑、體育場館等。探討設計中遇到的挑戰(zhàn)和解決方案，例如抗震設計、荷載計算、材料選擇等。案例討論與總結案例討論分享真實案例，探討設計思路和優(yōu)化方案。分析問題剖析案例中遇到的挑戰(zhàn)，總結經(jīng)驗教訓?？偨Y回顧回顧課程核心內容，提升理解和應用能力?？己朔绞脚c成績評定課堂參與課堂提問和討論積極參與，展現(xiàn)學習態(tài)度和理解能力。作業(yè)完成按時完成課程布置的作業(yè)，并進行批改和反饋，檢驗學習效果?？荚嚦煽兤谀┛荚嚳疾炖碚撝R和實際應用能力，占總成績比例較高。綜合評分綜合課堂表現(xiàn)、作業(yè)成績和考試成績，進行綜合評定。參考資料推薦11.結構力學推薦使用《結構力學》教材作為主要參考，該教材涵蓋了課程的核心內容，并提供大量的例題和習題。22.相關專業(yè)書籍建議查閱其他相關專業(yè)的書籍，例如《彈性力學》、《有限元方法》等，以拓寬對結構力學的理解。33.網(wǎng)絡資源可利用網(wǎng)絡搜索引擎查找相關資料，包括學術論文、教學視頻、軟件教程等，以輔助學習。44.廣州大學圖書館廣州大學圖書館擁有豐富的館藏資源，可查閱與結構力學相關的書籍、期刊、數(shù)據(jù)庫等，進一步深化學習。課程師資簡介教授王教授是廣州大學土木工程學院的資深教授，擁有豐富的教學和科研經(jīng)驗。他在結構力學領域有深入的研究，發(fā)表了多篇學術論文，并獲得了多個獎項。講師李講師是