• 开发力学进修条记

    建筑力学模型

      

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      建筑力学 01 第一章 绪论 计算工程实际问题的过程 实际对象——力学模型——数学模型——计算 实际对象——力学模型——数学模型——计算 ——力学模型——数学模型—— 力学模型的合理性直接决定计算结果的正确性,因此模型的概念和建立力学模型的思想是 力学模型的合理性直接决定计算结果的正确性,因此模型的概念和建立力学模型的思想是 模型的概念 建立力学学习的一个重点。 建立力学学习的一个重点。 我们将通过物体间的接触与联接方式的简化以及物体受力和传力的关系来体会建模思想和 建模过程 本章内容: 本章内容: 结构与构件 刚体、 刚体、变形体及其基本假设 构件变形的基本形式 建筑力学的基本任务和内容 荷载的分类 1—1 结构与构件 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称结构。组成结构的各独立部分称构件。 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称结构。组成结构的各独立部分称构件。结构一般 按几何特征分三类:杆件结构、薄壁结构、实体结构。 按几何特征分三类:杆件结构、薄壁结构、实体结构。 建筑力学以杆系结构作为研究对象。 建筑力学以杆系结构作为研究对象。 刚体、 1—2 刚体、变形体及其基本假设 建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型: 建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型: 理想刚体—受力作用而不变形的物体。 理想刚体—受力作用而不变形的物体。 理想变形体—受外界条件而不变形的物体。 理想变形体—受外界条件而不变形的物体。 当物体变形因素与所研究的问题无关,或所研究的问题影响甚微时,可不考虑物体变形, 当物体变形因素与所研究的问题无关,或所研究的问题影响甚微时,可不考虑物体变形, 将物体视为刚体。 将物体视为刚体。 当变形因素在所研究的问题中成为不容忽视的因素时,将物体视为变形体。 当变形因素在所研究的问题中成为不容忽视的因素时,将物体视为变形体。 忽视的因素时 理想变形体假设: 理想变形体假设: 连续性——材料是密实无空隙的连续分布; ——材料是密实无空隙的连续分布 1 连续性——材料是密实无空隙的连续分布; 均匀性—— ——物体上任何一部分材料的力学性质相同 2 均匀性——物体上任何一部分材料的力学性质相同 各向同性—— ——材料沿不同方向具有相同的力学性质 3 各向同性——材料沿不同方向具有相同的力学性质 针对所研究问题的性质,略去一些次要因素,保留对问题起决定作用的主要因素, 针对所研究问题的性质,略去一些次要因素,保留对问题起决定作用的主要因素,而将实 际结构抽象化为理想结构。 际结构抽象化为理想结构。 撤去荷载随之消失的变形称为弹性变形; 撤去荷载随之消失的变形称为弹性变形; 撤去荷载仍有残留的变形称为塑性变形; 撤去荷载仍有残留的变形称为塑性变形; 1—3 构件变形的基本形式 杆件按轴线曲直分为直杆、曲杆和折杆。 杆件按轴线曲直分为直杆、曲杆和折杆。 杆件受力变形的基本形式: 杆件受力变形的基本形式: 拉压;剪切;扭曲; 拉压;剪切;扭曲;弯曲 杆件变形的基本形式( 轴向拉压) 杆件变形的基本形式(1 轴向拉压) 一对方向相反的外力沿轴线作用于杆件, 一对方向相反的外力沿轴线作用于杆件,杆件的变形主要变现为长度发生伸长或缩短的改 变,这种变形形式称为轴向拉压变形。 这种变形形式称为轴向拉压变形。 杆件变形的基本形式( 横向剪切) 杆件变形的基本形式(2 横向剪切) 一对相距很近的方向相反的平行外力沿杆件横向作用于杆件, 一对相距很近的方向相反的平行外力沿杆件横向作用于杆件,杆件的变形主要变现为横截 面沿力作用方向发生错动。这种变形形式称为横向剪切变形。 面沿力作用方向发生错动。这种变形形式称为横向剪切变形。 杆件变形的基本形式( 轴向扭转) 杆件变形的基本形式(3 轴向扭转) 一对方向相反的力偶作用于杆件的两个横截面上, 一对方向相反的力偶作用于杆件的两个横截面上,杆件的两个相邻横截面绕轴线发生相对 转动。这种变形形式称为扭转变形。 转动。这种变形形式称为扭转变形。 杆件变形的基本形式( 面内弯曲) 杆件变形的基本形式(4 面内弯曲) 一对方向相反的力偶作用于杆件的纵向平面内,杆件的轴线变为曲线。 一对方向相反的力偶作用于杆件的纵向平面内,杆件的轴线变为曲线。这种变形形式称为 面内弯曲变形。 面内弯曲变形。 1—4 建筑力学的基本任务和内容 为保证结构按设计要求正常工作,充分发挥材料的性能, 为保证结构按设计要求正常工作,充分发挥材料的性能,设计的结构既安全可靠又经济合 理。就需要研究结构的几何组成规律及在荷载作用下的强度、刚度和稳定性问题。为合理 就需要研究结构的几何组成规律及在荷载作用下的强度、刚度和稳定性问题。 选择材料确定截面形状和尺寸等提供必要的理论基础和计算方法。 选择材料确定截面形状和尺寸等提供必要的理论基础和计算方法。 强度——材料抵抗破坏的能力。 强度——材料抵抗破坏的能力。 ——材料抵抗破坏的能力 刚度——结构抵抗变形的能力。 刚度——结构抵抗变形的能力。 ——结构抵抗变形的能力 稳定性——体系保持原有形状的稳定平衡状态。 稳定性——体系保持原有形状的稳定平衡状态。 ——体系保持原有形状的稳定平衡状态 建筑力学内容: 建筑力学内容: 静力学基础及静定结构问题: 静力学基础及静定结构问题: 包括物体受力分析;力的平衡;力系简化;平衡条件。几何组成分析; 包括物体受力分析;力的平衡;力系简化;平衡条件。几何组成分析;静定结构内力分 析。由于这些分析与构件变形因素无关,故结构或构件可看成刚体。 由于这些分析与构件变形因素无关,故结构或构件可看成刚体。 强度问题: 强度问题: 主要研究构件在各种基本变形条件下的强度计算理论和计算方法以及满足强度要求的条 件。 刚度问题: 刚度问题: 主要研究构件和结构的变形和位移的计算理论和计算方法,确定满足刚度要求的条件, 主要研究构件和结构的变形和位移的计算理论和计算方法,确定满足刚度要求的条件,为 后续学习超静定结构打下基础。 后续学习超静定结构打下基础。 超静定结构问题(加固已稳定的结构): 超静定结构问题(加固已稳定的结构): 主要介绍求解超静定结构问题的典型计算方法,即力法和位移法,以及力矩分配法。 主要介绍求解超静定结构问题的典型计算方法,即力法和位移法,以及力矩分配法。 杆的稳定性问题: 杆的稳定性问题: 主要研究不同支撑条件下直杆结构的稳定问题。 主要研究不同支撑条件下直杆结构的稳定问题。 同支撑条件下直杆结构的稳定问题 1—5 荷载的分类 结构工作所承受的外力称荷载。能引起结构内力和变形的因素称广义荷载。 结构工作所承受的外力称荷载。能引起结构内力和变形的因素称广义荷载。 按荷载的作用范围的大小分为分布荷载和集中荷载; 按荷载的作用范围的大小分为分布荷载和集中荷载; 按荷载的作用时间的久暂分为恒荷载和活荷载; 按荷载的作用时间的久暂分为恒荷载和活荷载; 按荷载的作用性质分为静荷载和动荷载; 按荷载的作用性质分为静荷载和动荷载; 建筑力学 02 自由体:位移不受限制的物体: 自由体:位移不受限制的物体: 约束:阻碍物体运动的周围物体称为约束。 约束:阻碍物体运动的周围物体称为约束。 约束 约束反力:约束对物体的作用力称为约束反力(物体要运动产生阻碍它运动的力) 约束反力:约束对物体的作用力称为约束反力(物体要运动产生阻碍它运动的力) 约束反力 柔锁约束: 柔锁约束:有柔索且不可延伸的绳索的构成约束 光滑面约束: 光滑面约束: 链杆约束:链杆是两端用光滑铰与其它物体相连接且中间不受力作用的杆件。 链杆约束:链杆是两端用光滑铰与其它物体相连接且中间不受力作用的杆件。 自由体: 自由体:位移不受限制的物体 非自由体: 非自由体:位移受限制的物体 第二课 第二章 计算简图与受力分析 非自由体:位移受限制的物体。 非自由体:位移受限制的物体。 本章内容 约束与约束反力 结构计算简图 物体受力分析 1:约束与约束反力 自由体:位移不受限制的物体 自由体: 非自由体: 非自由体:位移受限制的物体 约束: 约束:阻碍物体运动的周围物体 约束反力: 约束反力:约束对物体的作用力 约束反力的特征决定于约束的性质,物体的约束方式即多样又复杂。为了分析约束反力, 约束反力的特征决定于约束的性质,物体的约束方式即多样又复杂。为了分析约束反力, 我们将多样复杂的约束形式通过简化,归纳为几种典型的约束模型。 我们将多样复杂的约束形式通过简化,归纳为几种典型的约束模型。 (1)柔索约束:由柔软且不可延伸的绳构成的约束。 柔索约束:由柔软且不可延伸的绳构成的约束。 约束特性: 约束特性:只能阻碍物体沿沿绳索伸长方向的位移 约束反力:沿绳索的中心线,背离物体的方向,产生拉力。 约束反力:沿绳索的中心线,背离物体的方向,产生拉力。 (2)光滑面约束:由两个物体光滑接触构成的约束。(例如齿轮之间的咬合) 光滑面约束:由两个物体光滑接触构成的约束。(例如齿轮之间的咬合) 。(例如齿轮之间的咬合 约束特性:阻碍物体沿着接触点公法线朝向约束的位移, 约束特性:阻碍物体沿着接触点公法线朝向约束的位移,但不阻碍物体 接触点切线方向的位移。 接触点切线方向的位移。 约束反力:光滑面约束力为压力,方向为光滑面的公法线方向。 约束反力:光滑面约束力为压力,方向为光滑面的公法线)光滑柱铰约束: 上钻同样大小的圆孔 同样大小的圆孔, 穿入圆孔, (3)光滑柱铰约束:两个物体 a b 上钻同样大小的圆孔,并用圆柱销钉 c 穿入圆孔,将两 光滑柱铰约束 个物体连接起来。 个物体连接起来。 约束特性:不能阻碍两个物体的相对转动,但可以阻碍两物体的相对移动。 约束特性:不能阻碍两个物体的相对转动,但可以阻碍两物体的相对移动。 约束反力:通过销钉的圆心,但方位和指向不能确定。 约束反力:通过销钉的圆心,但方位和指向不能确定。 (4)链杆约束:是两端用光滑铰与其它物体相连接且中间不受力作用的杆件。 链杆约束:是两端用光滑铰与其它物体相连接且中间不受力作用的杆件。 约束性质:可阻碍物体沿链杆两端铰中心连线方向位移。 约束性质:可阻碍物体沿链杆两端铰中心连线方向位移。 约束反力:沿着两端铰链中心的边线,等值、反向、共线。 约束反力:沿着两端铰链中心的边线,等值、南昌市青山湖青山途街道疏通菜池众少钱,反向、共线。链杆只在光滑铰处受外力作 用,因此又称二力杆。链杆支座的约束反力必定沿着两铰链中心的边线作用在物体上。 因此又称二力杆。链杆支座的约束反力必定沿着两铰链中心的边线作用在物体上。 (支座)当被约束物体中的某个物体作为基础固定在地面时,该约束又称为支座。 支座)当被约束物体中的某个物体作为基础固定在地面时,该约束又称为支座。 体作为基础固定在地面时 1 单链杆支座 2 滚动支座 固定铰支座 固定端支座:使杆件既不能发生移动也不能发生转动的约束; 3 固定端支座:使杆件既不能发生移动也不能发生转动的约束; 定向支座:将物体用两根相邻、等长、平行链杆与地面相连接的支座。 4 定向支座:将物体用两根相邻、等长、平行链杆与地面相连接的支座。 滚动支座与光滑接触面相似,垂直于支承面,在单面约束的条件下,指向被约束物体。 5 滚动支座与光滑接触面相似,垂直于支承面,在单面约束的条件下,指向被约束物体。 固定铰支座与光滑圆柱铰类似,约束杆端的线 固定铰支座与光滑圆柱铰类似,约束杆端的线位移。相应的约束反力可以用两个垂直分 力表示。 力表示。 2—2 结构计算简图 计算简图是实际结构的简化模型 选用原则:反映实际结构的主要性能或能代表实际结构,同时便于分析和计算。 选用原则:反映实际结构的主要性能或能代表实际结构,同时便于分析和计算。 力学概念和实际工程实践结合 力学概念和实际工程实践结合 (1)支座的简化 将工程结构的真实支座简化为力学中理想的支座 2、结点的简化 结构中杆件的交点为结点 铰结点 刚结点 组合结点 (1)铰结点:结点处的各杆用铰相连接相互约束杆端的相对线位移,其约束反力用两对 铰结点:结点处的各杆用铰相连接相互约束杆端的相对线位移, 垂直的互为作用与反作用的分力表示,杆件受荷载作用产生变形时, 垂直的互为作用与反作用的分力表示,杆件受荷载作用产生变形时,各杆件端部的夹角可 以发生改变。 以发生改变。 (2)刚结点:刚结点上各杆件刚性连结。杆件受荷载作用产生变形时, (2)刚结点:刚结点上各杆件刚性连结。杆件受荷载作用产生变形时,结点上各杆件端部 刚结点 的夹角不发生改变,相互的约束力互为作用与反作用的两对垂直的分力及一对力偶表示。 的夹角不发生改变,相互的约束力互为作用与反作用的两对垂直的分力及一对力偶表示。 (3)组合结点:如果结点上的一些杆件用铰链连结,另一些杆件刚性连接, (3)组合结点:如果结点上的一些杆件用铰链连结,另一些杆件刚性连接,这种结点称为 组合结点 一些杆件用铰链连结 组合结点。 组合结点。 建筑力学视频学习笔记_工学_高等教育_教育专区。建筑力学 01 第一章 绪论 计算工程实际问题的过程 实际对象——力学模型——数学模型——计算 实际对象——力学模型——数学模型——计算 ——力学模型——数学模型—— 力学模型的合理性直接决定计算结

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    2019-11-04 19:24