hi,小慕
结构力学
第9次开课
开课时间: 2025年02月28日 ~ 2025年07月12日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第11周,共20周 已有 266 人参加
立即参加
课程详情
课程评价
spContent=本课程发扬东南大学国家精品课程《结构力学》的教学传统,由多位长期承担结构力学课程课内教学和课外研学指导等工作、具有丰富教学经验和创新意识的中青年教师组成的团队倾力打造,实现东南大学优势学科的资源共享,促进土木工程专业理论传播。
本课程发扬东南大学国家精品课程《结构力学》的教学传统,由多位长期承担结构力学课程课内教学和课外研学指导等工作、具有丰富教学经验和创新意识的中青年教师组成的团队倾力打造,实现东南大学优势学科的资源共享,促进土木工程专业理论传播。
—— 课程团队
课程概述

    结构力学课程是土木工程专业的平台主干课程,属于主要的专业基础课,对于土木工程专业人才的培养起着关键性的作用。东南大学土木工程专业具有百年的悠久历史和深厚的底蕴。结构力学课程教学团队曾汇集了金宝桢、单炳梓、单建等一批著名专家教授,主编了我国第一部“结构力学”教材和在国内有重大影响并为兄弟院校广泛采用的结构力学教材。在数十年的历程中,东南大学土木工程专业的结构力学课程教学一直走在全国的前列。2010年获批国家精品课程。

本课程的教学目的,是使学生在学习理论力学和材料力学的基础上,进一步掌握分析与计算杆件体系的基本原理和方法,了解土木工程中常用的各类结构的受力性能,培养结构分析与计算方面的能力,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科研打下必要的力学基础。本课程共包括12章,其中第1~10章即绪论、平面体系的几何组成分析、静定结构的内力计算、静定结构的位移计算、影响线、力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法、结构动力响应分析为基本内容,第11~12章即结构的稳定计算、结构的极限荷载为专题内容。本课程重点是结构分析相关基本概念的介绍、基本原理的讲授、基本方法的训练和思维能力的培养,兼顾工程实际应用和本学科发展的新成果和新趋势的介绍。

    本课程团队年龄结构合理,技术实力雄厚8位主讲教师中既有教学能力强、经验丰富的中年教师,又有教学创新意识强、精力充沛的青年教师;均长期承担结构力学课程的课内教学、课外研学指导等工作,在课程教学经验、能力和素养方面均有较好的积累;均具有丰富的工程经验,能够将教学内容联系工程实际,通过理论与案例的结合启发学生思考和提升能力

授课目标

总体目标:通过本课程的学习,掌握分析与计算杆件体系的基本原理和方法,了解土木工程中常用的各类结构的受力性能,培养结构分析与计算(包括手算与电算)方面的能力,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科研打下必要的力学基础。

具体章节要求:

1.掌握平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。

2. 灵活运用隔离体平衡法,熟练掌握梁和刚架内力图的作法以及桁架内力的计算方法,掌握静定组合结构和拱的内力的计算方法。了解静定结构的力学特性。

3. 理解变形体虚功原理的内容及其应用,熟练掌握静定结构位移的计算方法,了解互等定理。

4. 掌握力法的基本原理和用力法计算超静定结构在各种外因作用下的内力。会计算超静定结构的位移。了解超静定结构的力学特性。

5. 掌握位移法的基本原理和刚架在荷载作用下的计算。

6. 掌握力矩分配法的概念,会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。

7.  理解影响线的概念,掌握作静定梁和桁架内力影响线的静力法,了解机动法。会用影响线求移动荷载下结构的最大内力。

8. 掌握用矩阵位移法计算杆件结构的原理和方法。

9. 掌握结构动力分析的基本方法,掌握单自由度及多自由度体系的自由振动及其在简谐荷载作用下的受迫振动的计算方法。了解阻尼的作用。了解频率的近似计算方法。

10. 理解稳定问题的基本概念。掌握确定简单杆系的临界荷载的静力法和能量法。

     11.理解结构极限分析的基本概念,理解比例加载的一般定理。会计算静定结构和超静定梁的极限荷载。

课程大纲
绪论
课时目标:弄清结构力学课程的研究对象和任务,掌握结构计算简图的绘制,认识杆件结构和荷载的主要分类
1.1 绪论
平面体系的几何组成分析
课时目标:掌握平面几何组成分析的几个概念和平面几何不变体系的基本组成规律,能够灵活运用基本组成规律进行具体问题的分析。
2.1 几何组成分析的几个概念
2.2 平面几何不变体系的组成规律
2.3 几何组成分析规则的灵活应用
静定结构的内力计算
课时目标:了解静定结构的定义、分类与特性,掌握静定结构内力计算的基本方法,能够熟练进行各类静定结构的内力计算。
3.1 静定结构的定义与分类
3.2 静定结构内力计算基本方法
3.3 悬臂式静定结构
3.4 简支式静定结构
3.5 三铰式静定结构——刚架、桁架、组合结构
3.6 三铰式静定结构——三铰拱
3.7 复合式静定结构
3.8 静定结构的特性
静定结构的位移计算
课时目标:理解变形体系虚功原理,掌握基于虚功原理计算结构位移的一般公式,能够熟练计算静定结构在各种因素作用下的位移
4.1 虚力原理求刚体体系位移
4.2 变形体系虚功原理-结构位移计算公式
4.3 荷载作用下的位移计算
4.4 图乘法
4.5 温度作用下的位移计算
4.6 互等定理
力法解超静定结构
课时目标:了解超静定结构的定义,理解力法的基本概念,能够熟练用力法对各类超静定结构在各种因素作用下的内力和位移进行计算,能灵活利用对称性求解超静定结构。
5.1 超静定结构的组成与超静定次数
5.2 力法的基本概念(超静定梁)
5.3 超静定刚架和排架
5.4 超静定桁架和组合结构
5.5 支座移动和温度改变时的内力计算
5.6 对称结构的简化计算
5.7 超静定结构的位移计算
5.8 超静定拱
5.9 超静定结构计算结果的校核
位移法
课时目标:理解位移法的基本概念,掌握转角位移方程公式,能够熟练运用位移法的直接平衡法形式和基本体系法形式对各类刚架结构进行求解。
6.1 位移法的基本概念
6.2 位移法的基本未知量
6.3 转角位移方程
6.4 位移法之一:直接平衡法
6.5 位移法之二:基本体系法
6.6 用位移法求解一些特殊问题
6.7 用位移法求解斜柱刚架
力矩分配法
课时目标:理解力矩分配法的基本概念,能够熟练运用力矩分配法求解单节点和多节点结构的问题,能够运用无剪力分配法求解剪力静定刚架。
7.1 力矩分配法的物理概念
7.2 力矩分配法的基本要素
7.3 力矩分配法的解题步骤
7.4 悬臂杆和剪力静定杆的处理方式
影响线
课时目标:理解影响线的基本概念,能够熟练运用静力法和机动法作静定梁的影响线,能够灵活运用各种方法作其他静定结构的影响线,理解简支梁的包络图和绝对最大弯矩的概念。
8.1 影响线概念
8.2 静力法作静定梁影响线
8.3 间接荷载作用下的影响线
8.4 静力法作桁架的影响线
8.5 机动法作影响线
8.6 影响线的应用
矩阵位移法
课时目标:理解矩阵位移法的基本概念,掌握平面一般单元刚度矩阵的计算和坐标转换方法,掌握结构整体刚度矩阵的集成方法,掌握结构等效节点荷载的计算方法,能够运用矩阵位移法求解连续梁、刚架、桁架和组合结构。
9.1 矩阵位移法的基本概念
9.2 平面一般单元的刚度矩阵
9.3 单元坐标转换矩阵
9.4 连续梁整体刚度矩阵
9.5 刚架整体刚度矩阵
9.6 等效节点荷载
9.7 桁架与组合结构
结构动力学
课时目标:掌握结构动力计算的基本概念和基本方法,掌握单自由度体系的自由振动和受迫振动计算方法及响应规律,理解阻尼对结构动力响应的影响规律,掌握多自由度体系自由振动和受迫振动的基本概念与计算方法。
10.1 结构动力计算概述
10.2 单自由度体系(无阻尼)的自由振动
10.3 单自由度体系(有阻尼)的自由振动
10.4 单自由度体系的简谐受迫振动
10.5 单自由度体系受迫振动——杜哈梅积分
10.6 多自由度体系的自由振动——两自由度体系的讨论
10.7 多自由度体系的自由振动-——N自由度体系及振型正交性
10.8 多自由度体系的简谐受迫振动
结构稳定计算
课时目标:掌握结构稳定计算的基本概念和基本方法,能够运用静力法和能量法求解有限自由度体系的失稳临界荷载,能够运用静力法求解无限自由度体系的失稳临界荷载。
11.1 结构稳定概述
11.2 有限自由度的临界荷载
11.3 弹性压杆的临界荷载
11.4 能量法求临界荷载
结构极限荷载
课时目标:掌握结构塑性分析的基本概念和极限荷载的计算方法,能够求解单跨超静定梁和多跨连续梁在比例加载条件下的极限荷载。
12.1 结构塑性分析基本概述
12.2 单跨梁的极限荷载
12.3 超静定梁的极限荷载
12.4 比例加载定理
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预备知识

高等数学、理论力学、材料力学

参考资料

1. 单建,吕令毅,结构力学(第3版),东南大学出版社,2022

2. 单建,趣味结构力学,高等教育出版社,2015

3. 赵才其,赵玲,结构力学(第2版),东南大学出版社,2018

常见问题

Q :  如何学好结构力学这门课?

A : 结构力学是一门概念性、逻辑性很强的课程。在学习过程中应注意深刻理解各基本概念、吃透基本原理,不断总结归纳解题方法,并通过适量的习题训练来辅助实现上述目标。切忌盲目练题。


Q : 静定结构的内力计算这一章好像很简单,而且还与材料力学课程有些内容重复,是不是可以快速略过?

A : 这一章内容看似简单,但却是整个结构力学课程学习的基础,必须予以足够的重视。本章的学习目标是”能够熟练进行各类静定结构的内力计算“,这里应特别注意“熟练“的要求。只有熟练了,才能为后续其他章节的解题计算奠定坚实的基础。

同时,在本章练习绘制结构内力图的过程中,还要注意力争做到”熟能生巧“,进一步提高解题效率。

另外,在材料力学课程中也涉及静定结构的内力计算,但都是非常简单的静定结构,不能与本课程本章相提并论。


Q : 学完力法之后,再学位移法这一章,感觉很难,思想上很难转过弯来,这种现象正常吗?

A : 力法的解题思路是把超静定结构转变成静定结构的问题求解。这种思路比较直接,而且力法的学习正好安排在第4章静定结构的位移计算之后,对于初学者而言,这种过渡比较自然。但位移法与力法的解题思路是有较大差别的,甚至从很多角度来看是刚好”背道而驰“的(例如,力法基本体系是“拆除”多余约束,位移法基本体系则是“添加”约束,等等)。在适应了力法的解题思路后再学习位移法,初学者一般很难接受这种思路上的突变,故而觉得位移法很难。这种现象很普遍。 

在位移法的学习中,要注意方法恰当。不妨先彻底抛开力法的思路,主动顺着课程本章的讲解去接受这一新方法的思想。在全面学习完新知识后,再回过头来认真体会位移法和力法解题思路上的差异之处,从而进一步加深理解。


Q :  课程第10、11和12章的内容是否有必要学习?

A : 第10章(结构动力计算)、第11章(结构稳定计算)和第12章(结构极限荷载)是结构力学课程中面向工程实践的三个专题,是实现从前面所学的基本力学理论过渡到土木工程实际应用的重要桥梁,在土木工程专业后续其他课程的学习以及将来继续深造中,都有一定的用处。另外,在目前部分高校的研究生入学专业课考试中,也将这几章纳入了考试范围。故强烈建议大家学好这三章内容。

东南大学
8 位授课老师
缪志伟

缪志伟

副教授

尹凌峰

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教授

王春林

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教授

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