《结构力学I》是北京交通大学结构力学系列课程的第一部分,它是以土木工程专业为主、面向大土木类专业(包括道路铁道、城市轨道交通、建筑学与城市规划专业、给水排水专业、建筑材料专业等)本科生而开设的专业基础课程,具有基础理论与工程应用的双重特点,是奠定学生基础力学知识与工程专业技能的重要课程。
北京交通大学《结构力学I》MOOC课程,由北京交通大学结构力学课程组全体教师精心打造,由课程负责人曹艳梅老师主讲。课程的主要内容包括:平面体系的几何组成分析、静定结构的内力计算和分析、结构的位移计算、力法求解超静定结构、位移法求解超静定结构、力矩分配法,共7章。这些内容将通过多个精讲微视频向您呈现,每个视频的长度大约在5-10分钟左右,能够让您在较短的时间内抓住每个知识点的精髓和核心,使您轻松学习结构力学!教学环节主要包括视频讲授、随堂练习、讨论、答疑、单元阶段测验及期末考试。丰富的随堂练习题目和单元测试题库也是本课程的一大特色,使您在学习的同时可以通过多个练习题加强对知识的理解和巩固。
北京交通大学“结构力学I”课程是校级精品课程、校级优质课建设课程。目前教学团队有6位主讲教师(教授4名,副教授2名),均为校级优秀主讲教师,其中于桂兰老师为北京市教学名师,石志飞老师为北京市优秀教师。曹艳梅老师总负责课程的主讲和所有知识点随堂测试题库的建设,徐艳秋老师总负责课程测试题库的建设,每章的负责老师如下:曹艳梅老师负责“平面体系几何组成分析”的单元测试题的建设;石志飞老师负责“静定梁、静定刚架和静定拱的内力计算”的单元测试题的建设;于桂兰老师负责“静定桁架和组合结构的内力计算”的单元测试题的建设;向宏军老师负责“结构位移计算”的单元测试题的建设;贾影老师负责“力法”的单元测试题的建设;徐艳秋老师负责“位移法和力矩分配法”单元测试题库的建设。
通过本课程的学习,你将会达成如下学习目标:
1.能够识别和绘制常见杆系结构的计算简图。
2.深刻理解平面几何不变体系的组成规则,并能应用其熟练分析体系的几何组成情况。
3.掌握静定结构内力求解的原理和方法,准确计算静定多跨梁、刚架、桁架、组合结构的内力,并能绘制结构的内力图,掌握静定拱内力计算方法,理解合理拱轴线的概念和应用,能够总结归纳静定结构的受力特征,对内力分布的合理性能做出定性判断。
4.通晓虚功原理的内在含义,并能应用虚功原理熟练求解荷载作用下结构的位移,灵活掌握温度变化、支座移动等引起的结构位移计算方法。
5.掌握超静定结构的基本求解方法和基本原理(力法、位移法、力矩分配法),能够理论联系实际,灵活应用所学知识发现、分析和解决工程中实际问题。
先导课程:高等数学、材料力学、理论力学、大学物理等。
[1]《结构力学》(上册),李廉锟主编,高等教育出版社,第6版,2017年.
[2]《结构力学》(上册),朱慈勉主编,高等教育出版社,第2版,2016年.
[3]《结构力学I》(基本教程),龙驭球、包世华主编,高等教育出版社,第4版,2018年.
[4] Structural Analysis. R.C. Hibbeler, the 8th edtion.
Q : 本门课对考研有帮助吗?
A : 学习本门课,对考研是有帮助的。大部分学校土木工程类专业招生硕士研究生的时候,《结构力学》是必考科目,本MOOC课程能为你提供知识点的视频讲授,对你更有帮助的是大量的习题练习(包括跟随每个知识点的随堂测试、跟随每个章节的单元测试、期中考试、期末考试等),使您在学习的知识的同时能够巩固练习,当你在考研复习过程中遇到疑难问题时,可随时在在线提问,我们都有老师非常及时地给你解答疑惑。
Q : 《结构力学I》MOOC课程学习成绩由哪几部分组成?
A : 本《结构力学I》MOOC课程学习成绩组成为:
(1)章节的单元测试占总成绩的40%,共6次,取平均成绩;
(2)期末考试占总成绩的 60%,综合考核所有章节内容,在规定时间内完成。
与知识点配套的随堂测试不计入成绩,只用于学员自我检测。
Q : 《结构力学》长久以来被认为最难的课程之一,如何才能有效学习?
A : 结构力学是让不少初学者和准备复习考研的学生感到头疼的一门课程。其原因在于虽然结构的种类和荷载的种类只有那么几种,但结构的具体形式及荷载的位置却是变化多端。比如,结构中一根杆件位置的改变或一个结点形式的改变,就足以引起整个结构类型的改变,足以引起结构内力的重分布。
然而,尽管结构力学课程的题目千变万化,但总是有规律可循的,这就是结构的平衡。因此,如何去理解结构的平衡(包括整体平衡和局部平衡),如何去寻求这些平衡并正确绘出结构的内力图,进而能正确求解静定结构的位移,是能否学好结构力学课程的关键。遗憾的是,在学习结构力学之初,静定结构的内力分析部分给同学们带来了似曾相识的错觉,因而未能引起重视,等到后面学习超静定结构时,静定部分的欠账就体现出来了,而此时同学们又错误地认为是超静定部分未学好,把大部分精力放在学习求解超静定结构上面,这就进入了学习结构力学的误区。正确的认识是,无论是初学者,还是准备考研的同学,给予静定结构的内力分析以及位移计算这两部分内容足够的重视,是非常必要的。
结构力学前后章节的内容连贯性强,在课程的学习中,大家要掌握基本概念和基本原理,深刻理解公式及符号的物理意义,做到融会贯通,举一反三。看视频听课,要抓主线、抓重点、抓难点,掌握分析思路、掌握分析方法,不可贪多求快,要注重积累。
Q : 本课程的教学进度如何安排?
A : 本课程的教学安排如下:
授课 时间 | 授课 序号 | 知识点序号 | 知识点内容 |
第1周 | 第1讲 | 1 | 1.1 结构力学的研究对象 |
2 | 1.2 结构力学的基本任务 | ||
3 | 1.3 结构设计作用的分类 | ||
4 | 1.4 结构的结点及分类 | ||
5 | 1.5 结构的支座及分类 | ||
6 | 1.6 结构的计算简图 | ||
第1周 | 第2讲 | 7 | 2.1 几何不变体系和几何可变体系 |
8 | 2.2 体系的自由度和计算自由度 | ||
9 | 2.3 几何不变体系的三刚片规则 | ||
10 | 2.4 几何不变体系的两刚片规则 | ||
11 | 2.5 几何不变体系的二元体规则 | ||
第2周 | 第3讲 | 12 | 2.6 三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况 |
13 | 2.7几何组成分析示例 | ||
14 | 2.8 平面体系几何组成分析—内容小结 | ||
第2周 | 单元测试1:平面体系的几何组成分析 | ||
第3周 | 第4讲 | 15 | 3.1 静定结构的基本特征及分类 |
16 | 3.2 截面法基本原理 | ||
17 | 3.3结构荷载与内力的关系 | ||
第3周 | 第5讲 | 18 | 3.4 结构内力图的绘制 |
19 | 3.5 区段叠加法作弯矩图 | ||
20 | 3.6 多跨静定梁的内力求解 | ||
第4周 | 第6讲 | 21 | 3.7 静定平面刚架的内力求解 |
22 | 3.8 少求或不求反力绘制弯矩图(示例一) | ||
23 | 3.9 少求或不求反力绘制弯矩图(示例二) | ||
第4周 | 第7讲 | 24 | 3.10 静定拱结构内力求解及合理拱轴线 |
25 | 3.11静定梁、刚架、拱结构内力求解—内容小结 | ||
第5周 | 单元测试2: 静定梁、刚架、拱结构的内力求解 | ||
第5周 | 第8讲 | 26 | 3.12 静定平面桁架的内力求解 |
27 | 3.13 桁架结构中零杆的判断 | ||
第6周 | 第9讲 | 28 | 3.14 静定组合结构的内力求解 |
第6周 | 第10讲 | 29 | 3.15 静定结构的局部平衡特性 |
30 | 3.16 静定结构的荷载等效特性和构造变换特性 | ||
31 | 3.17 静定桁架、组合结构内力求解—内容小结 | ||
第7周 | 单元测试3: 静定桁架和组合结构的内力求解 | ||
第7周 | 第11讲 | 32 | 4.1 位移基本概念及产生的原因 |
33 | 4.2 刚体体系的虚功原理 | ||
34 | 4.3 变形体系的虚功原理 | ||
第8周 | 第12讲 | 35 | 4.4 结构位移计算的一般公式 单位荷载法 |
36 | 4.5 荷载作用下结构的位移计算 | ||
第8周 | 第13讲 | 37 | 4.6 图乘法 |
38 | 4.7 图乘法典型例题分析 | ||
第9周 | 第14讲 | 39 | 4.8 非荷载因素对静定结构内力和位移的影响 |
40 | 4.9 结构温度变化时的位移计算 | ||
第9周 | 第15讲 | 41 | 4.10 结构支座移动时的位移计算 |
42 | 4.11 制造误差引起的结构位移计算 | ||
43 | 4.12 线弹性结构的互等定理 | ||
44 | 4.13 结构位移计算—内容小结 | ||
第10周 | 单元测试4:结构的位移计算 | ||
第10周 | 第16讲 | 45 | 5.1 超静定次数的确定 |
46 | 5.2 力法的基本原理 | ||
第11周 | 第17讲 | 47 | 5.3 力法的典型方程及解题步骤 |
48 | 5.4 荷载作用下超静定结构内力计算示例(一) | ||
49 | 5.5 荷载作用下超静定结构内力计算示例(二) | ||
第11周 | 第18讲 | 50 | 5.6 超静定结构中弯矩为零的特殊情况 |
51 | 5.7 超静定结构的位移计算 | ||
第12周 | 第19讲 | 52 | 5.8 支座位移时超静定结构的计算 |
53 | 5.9 温度变化时超静定结构的计算 | ||
第12周 | 第20讲 | 54 | 5.10 对称性的利用(一) |
55 | 5.11 对称性的利用(二) | ||
56 | 5.12 力法—内容小结 | ||
第13周 | 单元测试5: 力法 | ||
第13周 | 第21讲 | 57 | 6.1 位移法的基本原理 |
58 | 6.2 位移法的基本未知量和基本结构 | ||
第14周 | 第22讲 | 59 | 6.3 位移法的典型方程 |
60 | 6.4 位移法的解题步骤 | ||
61 | 6.5 位移法解超静定结构示例 | ||
第14周 | 第23讲 | 62 | 6.6 包含刚度无穷大杆的结构计算问题 |
第15周 | 第24讲 | 63 | 7.1 力矩分配法的基本原理 |
64 | 7.2 力矩分配法解超静定结构示例 | ||
65 | 7.3 定性分析勾勒结构的弯矩图 | ||
66 | 7.4 位移法、力矩分配法—内容小结 | ||
第15周 | 单元测试6: 位移法、力矩分配法 | ||
第16周 | 期末考试 |