结构力学
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结构力学
课程概述
结构力学是研究结构在各种荷载作用下的内力、变形和稳定性的学科,是土木工程和结构工程专业的核心课程。本课程系统地介绍杆件结构的受力分析方法,为后续专业课程和工程实践奠定坚实的理论基础。
课程目标
通过本课程的学习,学生应达到以下目标:
1. 掌握基本概念:理解结构的计算简图、自由度、约束、几何不变性等基本概念 2. 熟练分析方法:掌握静定结构和超静定结构的各种分析方法 3. 具备计算能力:能够正确计算结构的内力、位移和动力响应 4. 理解稳定理论:了解结构失稳的基本形式和稳定分析方法 5. 培养工程素养:具备将理论应用于实际工程问题的能力
课程内容体系
本课程内容分为四大模块:
第一模块:静定结构分析
- 第一章 结构几何组成分析 - 自由度计算、几何不变体系、多余约束
- 第二章 静定梁 - 单跨梁、多跨梁、内力图绘制
- 第三章 静定刚架 - 刚架内力分析、弯矩图、剪力图、轴力图
- 第四章 静定桁架 - 结点法、截面法、联合法、零杆判断
- 第五章 静定拱与组合结构 - 三铰拱、合理拱轴、组合结构分析
第二模块:影响线与虚功原理
- 第六章 影响线 - 移动荷载、静力法、机动法、内力包络图
- 第七章 虚功原理与位移计算 - 虚功原理、单位荷载法、图乘法
第三模块:超静定结构分析
- 第八章 力法 - 超静定次数、力法基本原理、正则方程、对称性利用
- 第九章 位移法 - 转角位移方程、基本未知量、典型方程
- 第十章 力矩分配法 - 转动刚度、分配系数、传递系数、迭代计算
- 第十一章 矩阵位移法 - 单元刚度矩阵、坐标变换、整体刚度矩阵
第四模块:动力分析与稳定
- 第十二章 结构动力计算 - 单自由度体系、多自由度体系、振型分解
- 第十三章 结构稳定计算 - 分支点失稳、极值点失稳、能量法
先修课程
学习本课程需要具备以下基础知识:
- 理论力学(静力学部分)
- 材料力学(内力、应力、应变基本概念)
- 高等数学(微积分、微分方程)
- 线性代数(矩阵运算)
学习方法建议
1. 理解概念:结构力学概念性强,要深入理解每个概念的本质含义 2. 多做练习:通过大量习题训练掌握各种分析方法和计算技巧 3. 绘制内力图:养成绘制内力图的习惯,这是检验计算正确性的重要手段 4. 注意对称性:善于利用结构对称性简化计算 5. 结合实际:将理论知识与实际工程结构相联系
参考教材
- 龙驭球、包世华等.《结构力学》(第三版). 高等教育出版社
- 李廉锟.《结构力学》(第六版). 高等教育出版社
- 朱慈勉、张伟平.《结构力学》(第三版). 高等教育出版社
- 杨茀康、李家宝.《结构力学》(第五版). 高等教育出版社
公式符号说明
本课程中常用的符号约定:
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| $M$ | 弯矩(Moment) |
| $Q$ 或 $V$ | 剪力(Shear Force) |
| $N$ | 轴力(Axial Force) |
| $F$ 或 $P$ | 集中荷载 |
| $q$ | 分布荷载集度 |
| $E$ | 弹性模量 |
| $I$ | 截面惯性矩 |
| $EI$ | 抗弯刚度 |
| $\delta$ | 位移 |
| $\theta$ | 转角 |
| $\Delta$ | 广义位移 |
| $\omega$ | 圆频率 |
| $T$ | 周期 |
| $f$ | 频率 |
联系方式
如有问题或建议,欢迎通过以下方式联系:
- 课程邮箱:structural-mechanics@example.edu
- 答疑时间:每周三下午 14:00-16:00
- 办公室:土木工程学院 301 室
— 本课程内容持续更新中,最后更新时间:2025年1月
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