结构力学(上)
分享
课程详情
课程评价
spContent=结构力学课程是土木工程等专业的平台主干课程。同济大学结构力学课程2005年被教育部列为国家级精品课程,2013年被教育部列为国家级精品资源共享课程。课程负责人朱慈勉教授曾任教育部基础力学课程指导委员会委员,并获上海市高等学校名师奖。课程教材两次列为国家级规划教材,获上海市优秀教材一等奖。
—— 课程团队
课程概述

  结构力学课程是土木工程专业的平台主干课程,属于主要的专业基础课,对于土木工程专业人才的培养起着关键性的作用。同济大学土木工程专业具有百年的悠久历史和深厚的底蕴。结构力学课程教学团队曾汇集了李国豪、王达时、朱宝华、余载道等一批著名专家教授,主编了我国第一部“超静定结构学”教材和在国内有重大影响并为兄弟院校广泛采用的结构力学教材。在数十年的历程中,同济大学土木工程专业的结构力学课程教学一直走在全国的前列。李国豪、朱伯钦、朱慈勉教授先后被教育部聘为力学基础课程教学指导委员会主任和委员。

       2004年同济大学编写由高等教育出版社出版的结构力学教材先后被列为“十五”、“十一五”国家级规划教材,并荣获上海市普通高校优秀教材一等奖,研制了与教材配套的生动有效的CAI教学软件,开发建设了结构力学讨论思考题库和工程应用库,为国内数十所高等学校相关专业采用,并得到好评。2005年同济大学土木工程专业结构力学课程被教育部列为国家级精品课程。

  进入二十一世纪以来,为适应工程实践和计算机技术飞速发展的新形势以及工程概念设计的专业趋势,课程负责人朱慈勉教授提出了有关概念结构力学的基本思想以及概念结构力学与计算结构力学并进发展的学科发展思想,受到教育部有关部门、兄弟院校同行和国外专家的肯定,产生了广泛的社会影响。教学团队也多次应邀在全国性会议和兄弟院校作专题讲座。同济大学结构力学教学的基本特点是:以力学基本概念及其科学运用为主线,以对客观世界的认知规律为出发点,以工程实践为背景,以素质和能力的提高为根本目标。

        2013年同济大学土木工程专业结构力学课程率先被教育部入选国家级精品资源共享课程,进一步在国内起到了引领作用。目前教学团队编写的结构力学教材的年印刷量已达一万多册。有许多兄弟院校的教师和学生在网上学习同济大学结构力学教程,并给予了很高的评价。

 

授课目标

本课程的任务是在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握有关杆系结构受力分析的基本概念、基本原理和基本方法,了解各类结构的受力性能,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础,培养解决实际工程结构问题的能力,使学生具备适应土木工程学科时代发展的需求。

课程大纲

一、课程性质与目的

《结构力学》课程是土建、水利类专业本科生的一门重要的专业基础课程。本课程的任务是在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握有关杆系结构受力分析的基本概念、基本原理和基本方法,了解各类结构的受力性能,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础,培养结构分析与计算等方面的能力。

课程的目的主要有:

1. 了解杆系结构的构造规律。

2. 掌握静定和超静定结构内力分析的概念、原理与方法,掌握结构位移的计算方法。

3. 了解结构矩阵分析方法。

 

二、课程基本要求

1. 使学生具备系统的结构力学知识,对常见的杆系结构具有选择计算简图的初步能力,并能根据具体问题选择恰当的分析、计算方法,为学习有关专业课程,为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好理论基础。

2. 提高学生的结构分析能力,具有对各种静定、超静定结构进行计算的能力,具有对计算结果进行校核以及对内力分布的合理性作出判断的能力,初步具备使用电子计算机进行结构分析的能力。

3. 培养学生的综合分析能力和科学作风。

 

三、课程基本内容

(一)绪论

1.结构力学的研究对象及任务。

2.荷载的分类。结点及支座的分类。

3.结构的计算简图及其分类。

4.结构力学的基本假设。

(二)平面体系的几何构造分析

1.几何构造分析的目的。自由度的概念。

2.平面体系的自由度计算。

3.平面体系的几何构造分析。

4.瞬变体系的特征。

5.静定与超静定结构的几何构造特征。

(三)静定结构

1.多跨静定梁和静定刚架的几何构造。在直接荷载及结点荷载作用下的内力分析以及内力图的绘制。

2.拱的基本受力特征。三铰拱的内力计算方法。三铰拱的压力线与合理拱轴线。

3.静定平面桁架的几何构造及其分类。用结点法及截面法计算桁架的内力。结点法与截面法的联合应用。各类平面梁式桁架的比较。组合结构的计算。

4.静定结构的一般性质。

(四)结构位移计算

1.变形体虚功原理。虚功原理与结构的位移计算。

2.结构位移计算的一般公式。单位荷载法。

3.荷载作用下结构的位移计算。积分法与图乘法。

4.结构由于温度改变和支座位移引起的位移计算。

5.线弹性体系的互等定理。

)力法

1.超静定结构的概念。超静定次数的确定。

2.力法的基本原理。基本体系与基本未知量。

3.力法的典型方程及其物理意义。

4.用力法计算简单超静定结构。

5.对称性的利用。

6.温度改变及支座位移作用下超静定结构的计算。

7.超静定结构的位移计算。最后内力图的校核。

)位移法

1.位移法的基本原理。基本体系与基本未知量。

2.等截面直杆的转角位移方程。

3.位移法的典型方程及其物理意义。

4.荷载作用下超静定梁和刚架的计算。

5.对称性的利用。

6.温度改变及支座位移作用下的计算。

)矩阵位移法

1.矩阵位移法的基本概念。

2.单元坐标系与结构坐标系下的单元刚度方程。坐标转换。

3.单元刚度矩阵的物理意义。

4.结构刚度矩阵的形成。位移边界条件的引入。

5.后处理法,先处理法。

6.等效结点荷载。

 

预备知识

本课程要求的前修课程包括理论力学和材料力学,要求学生掌握高等数学和线性代数的基本知识。

证书要求

考核要求:成绩期末考试成绩占50%,课堂测验占40%,平时学习表现和作业完成质量占10%

 

参考资料

材:《结构力学(第3)》(上、下册),朱慈勉、张伟平主编,高等教育出版社,2014.

主要参考资料:

    1. 《结构力学教程(Ⅰ、Ⅱ)》,龙驭球,包世华主编,高等教育出版社,2000-2001.

    2. 《结构力学》(上、下册),朱伯钦,周竞欧,许哲明主编,同济大学出版社,2004.

    3. Fundamentals of Structure Analysis (Second edition)》,West H HJohn Wiley & Sons, 2002.

    4. Structure Analysis (Fifth edition)》,Hidbeler R CPrentice Hall, 2001.