spContent=结构力学是土木工程专业的一门重要的专业基础课,主要研究杆件结构的组成规律以及在外因作用下的强度、刚度和稳定性问题,是优秀土木工程师赖以生存的专业工具。
结构力学是土木工程专业的一门重要的专业基础课,主要研究杆件结构的组成规律以及在外因作用下的强度、刚度和稳定性问题,是优秀土木工程师赖以生存的专业工具。
—— 课程团队
课程概述
结构力学是土木工程专业的一门重要的专业基础课,在基础课和专业课之间起着承上启下的作用。结构力学课程学习的效果直接影响到土木工程专业后续相关专业课程的学习。
结构力学是固体力学的一个分支,系统介绍结构体系组成和结构在荷载等因素作用下的内力和变形等力学行为。内容涵盖结构体系分析、结构内力和位移的计算方法、结构内力分布和影响规律。
通过课程学习,学生系统学习结构力学知识,锻炼结构计算能力,掌握荷载作用下多种结构体系的内力分布形式及其规律。培养学生分析和解决结构力学问题的能力,培养学生工程结构分析的科学思维方法,为学习后续专业课程以及毕业后从事结构设计、施工和科学研究工作奠定理论基础。
课程各章知识点联系紧密,一环套一环。不但要理解,还要熟练运用。概念性强,题型多样,解题基本功和技巧要求高。本课程为线上线下混合课程,部分重点内容以线上视频课程形式讲授,部分重难点内容以线下课程形式教学。
授课目标
1.培养学生对工程结构体系的力学思维,理解结构计算简图的简化要点,掌握工程结构的简化力学模型及计算简图;理解结构体系的组成规律,掌握结构几何组成的分析方法,并根据结构组成关系选择合理的内力计算方法计算结构内力。
2.理解隔离体平衡的基本内容,能够运用隔离体平衡法进行结构的内力计算;理解变形体虚功原理,理解积分法和图乘法计算结构位移的原理;掌握结构内力的计算方法,能够运用静定平衡方程、力法、位移法、渐进法等方法计算结构内力。
3.掌握梁、刚架、桁架、拱等结构体系的受力特点,掌握结构内力分布的一般规律;能够查阅经典结构设计案例,提出复杂工程结构的力学分析方法。
4.掌握结构力学求解程序的关键算法原理,了解常见杆系结构力学求解器的建模方法和计算流程;根据分析需要选择合理的计算程序建立结构力学分析模型,对结构中的多种力学问题进行分析。
5.掌握一般工程问题的结构力学简化方法,能够独立查阅技术文档在掌握结构力学的基础上从结构或者构件的说明文档中查找结构力学计算的所需参数。
成绩 要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
课程大纲
绪论
课时目标:(1)了解本课程的性质、对象和内容;(2)掌握工程结构问题的模型简化方法;(3)掌握结构中的约束及其力学性质;(4)了解杆系结构分类和荷载的分类。
1.1 结构力学的内容
1.2 结构的计算简图
1.3 杆系结构分类和荷载的分类
平面体系的几何构造分析
课时目标:(1)掌握结构的几何组成分类、自由度和约束等的基本概念;(2)掌握结构计算自由度的概念及其计算方法;(3)掌握几何不变体系的组成规则及其应用;(4)了解体系几何组成与静力特性之间的关系。
2.1 几何构造分析的几个概念
2.2 无多余约束平面几何不变体系的组成规则
2.3 平面体系的几何构造分析
2.4 静定结构和超静定结构
静定结构受力分析
课时目标:(1)理解叠加法的基本原理,并能熟练应用叠加法绘制结构的内力图;(2)掌握静定梁和刚架的内力计算方法及内力分布特点;(3)掌握静定桁架的内力计算方法;(4)掌握三铰拱的支反力和内力的求解方法,掌握合理拱轴线,了解拱的内力分布规律;(5)理解静定结构特性。
3.1 截面法求杆件指定截面的内力
3.2 静定梁受力分析
3.3 静定平面刚架受力分析
3.4 三铰拱受力分析
3.5 静定平面桁架受力分析
3.6 组合结构受力分析
3.7 静定结构总论
虚功原理和结构的位移计算
课时目标:(1)掌握结构虚功原理,并能应用其求解刚体体系的位移;(2)掌握单位荷载法计算结构位移;(3)熟练掌握图乘法;(4)了解互等定理。
4.1 位移和功
4.2 刚体体系虚功原理
4.3 变形体虚功原理及其应用
4.4 荷载作用下静定结构的位移计算
4.5 图乘法
4.6 静定结构由于支座移动引起的位移计算
4.7 静定结构由于温度改变及制造误差引起的位移计算
4.8 互等定理
力法
课时目标:(1)掌握超静定次数的确定;(2)掌握力法典型方程,能够熟练运用力法求解结构在各种因素作用下的内力;(3)掌握利用对称性求解超静定结构。
5.1 超静定次数的确定
5.2 力法的基本原理
5.3 力法计算超静定结构示例
5.4 对称结构的计算
5.5 超静定拱
5.6 温度改变和支座移动时超静定结构的计算
5.7 超静定结构的位移计算
5.8 超静定结构的内力图的校核
位移法
课时目标:(1)掌握基本未知量和基本结构;(2)掌握位移法典型方程,能够熟练运用位移法求解结构内力;(3)掌握直接按平衡条件计算刚架的内力。
6.1 位移法的基本原理
6.2 等截面直杆的转角位移方程
6.3 位移法基本未知量及其确定方法
6.4 位移法典型方程
6.5 位移法计算示例
6.6 位移法中对称性的利用
6.7 用位移法计算支座移动和温度改变引起的内力
6.8 直接按平衡条件建立位移法方程
渐进法
课时目标:(1)掌握力矩分配法的基本概念,能够熟练运用力矩分配法求解结构内力;(2)了解剪力静定刚架的力矩分配法;(3)理解超静定结构特性。
7.1 力矩分配法的基本概念
7.2 单结点力矩分配法
7.3 多结点力矩分配法
7.4 剪力静定刚架的力矩分配法
7.5 超静定结构总论
结构在移动荷载作用下的计算
课时目标:(1)掌握结构影响线的基本概念;(2)掌握绘制影响线的方法;(3)掌握应用影响线求解结构的内力;(4)掌握结构最不利荷载位置的求解方法;(5)了解简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩。
8.1 影响线的基本概念与静力法作静定梁影响线
8.2 静力法作静定桁架影响线
8.3 机动法作静定梁的影响线
8.4 影响线的应用
8.5 简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩
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预备知识
参考资料
教材:
1.吴发红、朱华主编,《结构力学(上)》,武汉理工大学出版社,2022年6月(21世纪高等学校土木工程专业规划教材、江苏省重点教材)
2.宗钟凌、贾程主编,《结构力学(下)》,武汉理工大学出版社,2022年6月(21世纪高等学校土木工程专业规划教材、江苏省重点教材)
参考书:
1.龙驭球等主编,《结构力学I(基础教程)》,高等教育出版社,2018年8月
2.李廉锟主编,《结构力学(第七版)》,高等教育出版社,2022年11月
3.朱慈勉等主编,《结构力学(第3版)》,高等教育出版社,2016年8月