重庆大学

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课程概述

结构力学系列课程是以土木工程专业为主、面向大土木类专业(包括建筑学与城市规划专业、给水排水专业、工程管理专业、建筑材料专业等)本科生的必修专业基础课程,是衔接先修的高等数学、理论力学、材料力学等基础课和后续混凝土、钢结构原理及设计等专业课的重要课程,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。


来看看重庆大学四位土木工程专业的院士和专家,从各自研究领域的角度谈结构力学的重要性吧。

         


        


        


 

        

授课目标
结构力学授课分为三大阶段:静定结构的受力和位移分析(前6.5周)、超静定结构的受力(中4.5周)、专题部分(后5.5周)
证书要求

  综合成绩低于60分,不合格,无证书。

  综合成绩达到60分,颁发合格证书。

  综合成绩达到80分,颁发优秀证书。

预备知识

  如果你的先修课程高等数学、线性代数、理论力学和材料力学学得不好,那么学习结构力学的难度比较大。

  不过,结构力学是一门自身体系性比较完整的课程,涉及到先修课的知识不算多。

授课大纲

一、课程名称:结构力学

二、课程英文名称:Structural Mechanics

三、课程负责人:陈朝晖

四、适用专业:工科本科土木工程专业

五、预修课程:高等数学、线性代数、理论力学材料力学

六、课程教材:《结构力学Ⅰ》、《结构力学Ⅱ》.萧允徽、张来仪主编.机械工业出版社.2012

七、参考书目:《结构力学辅导》.文国治主编.机械工业出版社.2012

八、课程的性质、目的和任务

    本课程是土木工程专业必修的一门主要的专业基础课。本课程的教学目的是使学生在理论力学和材料力学的基础上,进一步掌握分析杆件体系内力和位移的基本原理和方法,了解各类结构的受力性能,掌握结构的动力计算以及结构的稳定计算等知识,培养结构分析与计算方面的能力,为学习有关专业课程及进行结构分析和科学研究打下基础。

九、课程基本要求

1. 绪论

    了解结构力学的研究对象和任务,了解结构的计算简图、计算简图的选取原则和方法,掌握平面杆件结构的分类,了解荷载的分类。

2. 几何组成分析

    掌握平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。了解几何不变与几何可变、自由度与约束等概念。掌握静定结构与超静定结构的划分方法。

3. 静定结构的受力分析(包含静定梁和静定刚架、三铰拱、静定平面桁架和组合结构3章)

    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。

4. 虚功原理与结构的位移计算

    理解变形体虚功原理的内容及其应用,熟练掌握在荷载作用下静定结构位移的计算方法,掌握静定结构在支座位移、温度变化影响下位移的计算方法,了解互等定理。

5. 力法

    掌握力法的基本原理和用力法计算超静定结构在荷载、支座位移、温度变化作用下的内力。掌握对称结构的简化计算方法。会计算超静定结构的位移。了解超静定结构的力学特性。

6 . 位移法

    掌握位移法的基本原理和刚架在荷载作用下的计算。

7. 渐进法和近似法

    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。

    理解无剪力分配法的适用范围和原理。

    了解分层计算法和反弯点法的适用条件和简化方法。

8. 影响线

    理解影响线的概念,掌握静力法作静定梁和桁架的内力影响线,掌握机动法作影响线。会利用影响线求移动荷载作用下结构的最大内力。

9. 矩阵位移法

    掌握矩阵位移法的基本原理和平面杆件结构在荷载作用下的计算。

10. 结构的动力分析

    掌握结构动力计算的特点和动力分析的基本方法,掌握单自由度及两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。了解阻尼对振动的影响。了解振型叠加法,了解频率的近似计算方法。

11. 结构的稳定计算

    理解结构失稳的两种基本形式,掌握静力法和能量法计算临界荷载的基本原理,会计算简单杆件结构的临界荷载。

十、课程描述

1. 绪论

    结构力学研究的对象和任务,杆件结构的计算简图,平面杆件结构的分类,荷载的分类。

2. 几何组成分析

    几何不变与几何可变、自由度与约束、计算自由度等概念,平面几何不变体系的基本组成规律、分析举例,几何瞬变体系及其静力特征,静定结构与超静定结构。

3. 静定结构的受力分析(包含静定梁和静定刚架、三铰拱、静定平面桁架和组合结构3章)

    用隔离体平衡法求杆件未知内力的要点。直杆荷载与内力间的微分关系及其在内力图上的反映。分段叠加法作直杆的弯矩图。静定梁和刚架内力图的作法,静定桁架、组合结构和拱的内力的计算方法。静定结构的力学特性以及各类结构的受力特点。

4. 虚功原理与结构的位移计算

    变形体虚功原理及其在结构位移计算中的应用,静定结构由于荷载、支座位移、温度变化和制造误差而产生的位移的计算方法。广义力和广义位移的概念。图乘法在位移计算中的应用。线弹性体系的互等定理。

5. 力法

    力法的基本原理。用力法计算超静定结构在荷载、支座位移、温度变化作用下的内力。对称结构的简化计算。超静定结构的位移计算。超静定结构的力学特性。

6. 位移法

    位移法的基本原理,等截面直杆的转角位移方程。用位移法计算刚架和连续梁在荷载作用下的内力。

7. 渐进法和近似法

    力矩分配法的概念,用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。

    无剪力分配法的适用条件,用无剪力分配法计算单跨多层框架在水平荷载作用下的内力。

    竖向荷载作用下框架的分层计算法,水平结点荷载作用下框架的反弯点法。

8. 影响线

    影响线的概念。用静力法作静定梁和桁架内力的影响线,用机动法作静定梁内力的影响线。用影响线求移动荷载作用下结构的最大内力。简支梁的内力包络图与绝对最大弯矩。用挠曲线比拟法作连续梁内力的影响线。

9. 矩阵位移法

    矩阵位移法的三大环节。求杆件单元的单元刚度矩阵。求结构的整体刚度矩阵。求结构的综合结点荷载列阵。求单元的杆端内力。

10. 结构的动力分析

    动力问题的分析方法概述。有限自由度动力体系运动方程的建立。单自由度体系的自由振动。单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动。阻尼对振动的影响。多自由度体系的自由振动。多自由度体系的强迫振动。振型叠加法。用能量法求有限自由度体系的自振频率和自振周期。

11. 结构的稳定计算

    杆件稳定的基本概念,质变失稳和量变失稳。求临界荷载的静力法。求临界荷载的能量法。可化作单根压杆的结构稳定问题计算方法。

十一、建议的MOOC自学时间分配

1. 绪论 0.5周

2. 平面体系的几何组成分析 1.5周

3. 静定结构的受力分析  3周

(其中静定梁和静定刚架 1.5周,三铰拱 0.5周,静定平面桁架和组合结构 1周)

4. 结构的位移计算 1.5周

5. 力法 2周

6. 位移法 1.5周

7. 渐进法和近似法 1周

8. 影响线及其应用 1周

9. 矩阵位移法 1周

10. 结构动力分析 2.5周

11. 结构的稳定计算 1周

12. 期末复习、考试 0.5周

合计 17 周

参考资料

  教材使用重庆大学萧允徽、张来仪主编,机械工业出版社出版的“十一五”国家级规划教材《结构力学Ⅰ》和《结构力学Ⅱ》。 

  参考书建议使用湖南大学李家宝主编,高等教育出版社出版的《建筑力学(第3分册):结构力学》、重庆大学陈朝晖主编,中国建筑工业出版社出版的《建筑力学与结构选型》、东南大学单建主编,高等教育出版社出版的《趣味结构力学》,以及其他相关教材和参考书。

常见问题

请问课程免费吗?

完全免费。


请问课程难吗?

如果你的先修课程高等数学、线性代数、理论力学和材料力学学得不好,那么难度比较大。不过,结构力学是一门自身体系性比较完整的课程,涉及到先修课的知识不算多。


请问是用什么教材和参考书?

教材使用重庆大学萧允徽、张来仪主编,机械工业出版社出版的“十一五”国家级规划教材《结构力学Ⅰ》和《结构力学Ⅱ》。 参考书建议使用湖南大学李家宝主编,高等教育出版社出版的《建筑力学(第3分册):结构力学》、重庆大学陈朝晖主编,中国建筑工业出版社出版的《建筑力学与结构选型》、东南大学单建主编,高等教育出版社出版的《趣味结构力学》,以及其他相关教材和参考书。


请问这门慕课提供什么资源?

教材配套按节划分的全套PPT,阶段测试及答案(测试答案提交后可见)。


请问这门慕课成绩怎么算?

综合成绩由阶段测试成绩和期末考试成绩构成。其中:阶段测试共5次,占综合成绩75%;期末考试占综合成绩25%。


请问怎样能获取证书?

综合成绩低于60分,不合格,无证书。综合成绩达到60分,颁发合格证书;达到80分,颁发优秀证书。