SPOC学校专有课程
结构力学A(1)
第1次开课
开课时间: 2019年06月03日 ~ 2019年06月03日
学时安排: 4学时每周
当前开课已结束 已有 117 人参加
立即自学
往期不提供结课证书,想参加下学期课程, 点击这里预约>>
spContent=
—— 课程团队
课程概述

    结构力学A(1)是中国矿业大学结构力学课程的第一部分,它是大土木类本科专业的学科基础课程。本课程包括10章内容:绪论、平面杆件体系的几何组成分析、静定梁和静定刚架、静定拱和悬索结构、静定桁架和组合结构、结构位移的计算、力法、位移法、渐近法、影响线及其应用。通过本课程的学习,使学生在工程力学的基础上进一步掌握杆件结构的组成规律以及结构在外因作用下的强度、刚度的计算原理和计算方法,培养学生掌握静定、超静定杆件结构内力及位移变化规律的分析方法等。

    中国矿业大学结构力学课程是江苏省二类优秀课程、校级精品课程,结构力学系列教材是校级精品教材,课程教学团队是校级优秀教学团队。课程教学从“大土木”的专业要求出发,在保证课程内容体系系统性的基础上,精选内容,突出重点,并注意土木工程专业不同专业方向中工程实例的引入,以扩大专业覆盖面。各知识点都从结构力学的基本概念、基本原理出发,以工程实践为背景,重点讲解结构的力学分析及计算方法,并注重概念清晰、深入浅出,便于学习者领会。

成绩 要求

根据课程参与对象学习方式不同分别考虑:

(1)本校内在读学生:采用线上课程综合成绩与线下学习效果相结合融合的评价方式,并根据课程大纲设置线上、线下课程权重系数。

(2)校外学习者:采用线上课程综合成绩评价方式,包括章节测试、作业情况、互动情况、期末考试等。其中,单元测验(30%)、作业(20%)、课程过程考核(20%)、期末考试(30%)。

本在线课程暂无证书发放。


课程大纲
绪论
课时目标: 本章讨论了结构力学课程的研究对象和任务、结构上作用的荷载、结构计算简图的确定方法及平面杆件结构的类型。学习要求如下:(1)弄清结构力学的研究对象及任务;(2)了解结构上作用荷载的种类;(3)弄清选择结构计算简图应遵循的原则,并熟悉结构计算简图的确定应进行哪些方面的简化,尤其要清楚结构计算简图中结点及支座的类型,以及其受力特点和变形特征;(4)熟悉常见杆件结构(梁、刚架、拱、桁架、组合结构及悬索结构)的结构形式及受力特点。由于结构计算简图是本课程后续章节计算的依据,因此其简化内容是本章学习重点。
1.1 结构力学的研究对象和任务
1.2 荷载的分类
1.3 结构的计算简图
1.4 杆件结构的分类
平面杆件体系的几何组成分析
课时目标: 本章主要讨论了平面杆件体系的几何组成规则及几何组成分析方法,并说明体系的几何组成与静定性之间的关系。学习要求如下:(1)重点掌握并理解平面体系几何组成分析中几个重要概念:包括几何不变体系、几何可变体系(含几何常变体系和几何瞬变体系)、刚片、自由度、约束(联系)、虚铰(瞬铰)及计算自由度。(2)明确只有几何不变体系才能作为工程结构来使用。(3)重点掌握几何不变杆件体系的三大几何组成规则,并能熟练地运用这些规则,分析一般平面杆件体系的几何组成情况,同时能准确地判断几何不变体系中多余约束的数目及位置。(4)掌握杆件体系的几何组成与静定性之间的关系。 其中,虚铰(瞬铰)概念的理解,以及几何组成分析中当有铰位于无穷远处时的特殊情况是学习难点。
2.1 几何组成分析的几个概念
2.2 计算自由度
2.3 杆件体系的几何组成规则
2.4 几何组成分析方法及应用
2.5 几何组成与静定性的关系
静定梁和静定刚架
课时目标: 本章基于杆件内力分析方法,分别讨论了单跨静定梁、多跨静定梁、静定平面刚架结构的内力分析方法及内力图的绘制,并介绍了不求或少求支反力直接快速绘弯矩图的方法。学习要求如下:(1)熟练掌握用截面法计算结构中指定截面内力的概念和方法,能正确运用隔离体的静力平衡条件,计算静定梁和静定刚架结构在荷载作用下的支座反力和任一截面内力;(2)能熟练运用荷载与内力的微分关系来指导梁和刚架内力图的绘制,并能正确判断内力图的轮廓形状;(3)能迅速绘出简支梁在常见荷载作用下的弯矩图,在此基础上能熟练地运用区段叠加法绘制梁和刚架中任一直杆段在横向荷载作用下的弯矩图;(4)掌握单跨静定梁(包括斜梁)内力分析及内力图绘制的方法;(5)能根据多跨静定梁的几何组成特点和力的传递特点,掌握其内力分析方法和内力图的绘制;(6)掌握静定刚架(包括简支、悬臂、三铰及组合形式的刚架)支座反力、内力分析及内力图绘制;能根据组合刚架的几何组成特点和受力特点,通过画层次图求解组合刚架结构;(7)掌握不求或少求支反力快速作弯矩图的技巧。 其中,内力与荷载微分关系式的力学意义理解及实际应用、区段叠加法作弯矩图、静定组合刚架结构的内力分析次序,以及快速作弯矩图的技巧是本章学习的难点。
3.1 杆件内力分析方法
3.2 单跨静定梁
3.3 多跨静定梁
3.4 静定平面刚架
3.5 快速作弯矩图
静定拱和悬索结构
课时目标: 本章讨论了静定拱及悬索结构的内力分析方法及受力特性。学习要求如下:(1)了解拱结构的常见型式;(2)能正确地运用截面法求出三铰拱(包括平拱、斜拱及带拉杆的三铰拱)的支座反力以及拱中指定截面的内力,并理解拱结构的受力特点;(3)能利用描点法正确绘出三铰拱的内力图;(4)理解三铰拱合理拱轴的概念,并能确定常见荷载作用下三铰拱的合理拱轴线;(5)掌握单索结构的内力分析方法,以及其受力特性。其中,拱、悬索结构相对于梁结构来说,其受力特性的分析理解是本章学习难点。
4.1 概述和三铰拱的计算
4.2 拱内力图的绘制
4.3 三铰拱的合理拱轴线和压力线
4.4 悬索结构
静定桁架和组合结构
课时目标: 本章讨论了静定桁架结构内力分析方法(包括结点法、截面法、联合法)以及静定组合结构内力分析方法。 学习要求如下:(1)掌握平面桁架的几何组成方式;(2)能灵活地运用结点平衡的特殊情况,判断桁架结构中的零杆,以及某些等力杆的轴力;(3)会熟练运用结点法、截面法计算桁架结构中杆件轴力,并掌握联合运用结点法和截面法求解桁架的内力;(4)掌握组合结构的概念,以及组合结构中梁式杆件和链杆的判断;(5)掌握组合结构的内力求解方法;(6)熟悉静定结构的一般性质。其中,联合法求解桁架的内力,以及组合结构求解的次序问题是本章学习难点。
5.1 桁架结构的特点及类型
5.2 结点法
5.3 截面法
5.4 截面法和结点法的联合应用
5.5 组合结构
结构位移的计算
课时目标: 本章主要是基于变形体系的虚功原理(求解位移的理论基础)讨论了静定结构的位移计算问题。先介绍了刚体体系的虚功原理及变形体系虚功原理的两种应用(虚位移原理和虚力原理),推导了结构位移计算的一般公式,并讨论了各类杆件结构在荷载作用、温度变化及支座移动下的位移计算方法。最后介绍了线弹性变形体系的互等定理。学习要求如下:(1)掌握广义位移和广义力的概念;(2)理解实功和虚功的含义,了解刚体体系的虚功原理及应用;(3)掌握变形体系的虚功原理及其应用,能熟练计算外力虚功和内力虚功;(4)掌握结构位移计算的基本方法——单位荷载法,针对不同的广义位移计算能施加相应的广义单位荷载;(5)能熟练地运用单位荷载法来计算各类静定结构在荷载作用下的位移;(6)掌握图乘法及其应用条件,并能熟练地运用图乘法计算结构的位移;(7)能运用单位荷载法来计算静定结构由支座移动引起的位移;(8)能运用单位荷载法来计算静定结构由温度改变引起的位移;(9)掌握线弹性体系的四个互等定理及其应用情况。其中,虚功原理的理解,以及图乘法中弯矩图的分解叠加问题是学习难点。
6.1 概述
6.2 虚功原理
6.3 位移计算的一般公式
6.4 静定结构在荷载作用下的位移计算
6.5 图乘法
6.6 静定结构温度变化时的位移计算
6.7 静定结构支座移动时的位移计算
6.8 互等定理
力法
课时目标: 本章讨论用力法计算超静定结构。先基于力法的基本原理,详细讨论如何根据变形条件建立力法典型方程。作为力法计算的应用,分别讨论了超静定梁、刚架、排架、桁架、组合结构及拱等各种不同类型结构的力法计算方法,并讨论了对称结构的简化计算问题。同时,讨论了超静定结构的位移计算及超静定结构计算结果校核,并介绍了超静定结构在温度变化及支座移动下的内力及位移计算,最后总结了超静定结构的性质。学习要求如下:(1)能正确判断超静定结构中多余约束的数量(超静定次数)及位置;(2)掌握力法的基本原理:理解基本未知量的确定、基本结构的选取、力法典型方程的建立及物理意义、系数和自由项的物理意义和求解方法,以及运用叠加法作最后的内力图等;(3)熟练掌握力法的解题步骤,能熟练地运用力法计算超静定梁、刚架、排架、桁架、拱及组合结构在荷载作用下的内力;(4)熟练掌握利用结构和荷载的对称性来达到简化计算的方法(包括半结构法);(5)掌握超静定结构的位移计算方法;(6)掌握超静定结构最后内力图的校核方法,尤其是变形条件的校核;(7)掌握超静定结构在支座移动、温度改变下的结构内力计算方法及位移计算方法;(8)理解超静定结构的性质。其中,超静定对称结构的简化计算问题以及超静定结构计算结果校核中的变形校核问题是学习的难点。
7.1 超静定结构及超静定次数
7.2 力法的基本原理及典型方程
7.3 超静定梁、刚架和排架
7.4 超静定桁架
7.5 超静定组合结构
7.6 对称性的利用
7.7 超静定拱
7.8 超静定结构位移的计算
7.9 超静定结构计算的校核
7.10 温度变化时超静定结构的计算
7.11 支座移动时超静定结构的计算
位移法
课时目标: 本章讨论用位移法计算超静定结构。首先介绍了位移法的基本原理、基本未知量的确定以及位移法基本体系和基本方程的建立。作为应用,分别讨论了用位移法计算连续梁、刚架、排架等超静定结构。最后介绍了由转角位移方程直接建立位移法方程。学习要求如下:(1)掌握等截面直杆的转角位移方程,能熟练地运用有关形常数和载常数确定三种不同直杆在荷载作用下、温度改变及支座沉降作用下的杆端内力值;(2)掌握位移法基本未知量和基本结构的确定方法;(3)理解并掌握位移法的基本原理,以及位移法典型方程的建立方法:对典型方程的物理意义、典型方程中系数和自由项的物理意义和求解方法,以及运用叠加法作最后内力图等要有很清楚的理解;(4)熟练掌握利用位移法计算连续梁、无侧移刚架及有侧移刚架结构的方法和解题步骤;(5)掌握由转角位移方程直接利用平衡条件建立位移法方程;(6)掌握位移法在计算对称结构中的应用;并能根据力法和位移法的共性和差异,对给定的结构能选择适当的计算方法;(7)了解运用位移法计算支座移动和温度改变引起的结构内力。其中,利用位移法计算有侧移刚架结构,以及由转角位移方程直接利用平衡条件建立位移法方程是学习难点。
8.1 基本概念
8.2 等截面直杆的转角位移方程
8.3 位移法的基本未知量和基本结构
8.4 位移法的典型方程及计算步骤
8.5 直接由平衡条件建立位移法方程
8.6 对称性的利用
8.7 力法与位移法的比较及超静定结构的特性
渐近法
课时目标: 本章介绍了基于位移法原理的两种渐近解法:力矩分配法和无剪力分配法,其基本计算原理和符号规定均与位移法相同,只是可不经过计算结点位移而直接求得杆端弯矩。并介绍了用力矩分配法计算连续梁及无侧移刚架结构,用无剪力分配法、剪力分配法计算某些有侧移刚架结构。学习要求如下:(1)掌握转动刚度、传递系数和分配系数的意义和用途;(2)理解力矩分配法的基本原理,并能熟练地运用力矩分配法对连续梁和无侧移刚架进行分析;(3)掌握无剪力分配法、剪力分配法的适用条件和解题基本思路,并能熟练地运用无剪力分配法分析某些特殊刚架结构(包括单层和多层)。其中,力矩分配法基本原理的理解,以及无剪力分配法中剪力静定杆件的分配系数、传递系数的确定问题是学习难点。
9.1 力矩分配法的基本原理
9.2 多结点的力矩分配法
9.3 无剪力分配法
影响线及其应用
课时目标: 本章讨论结构在移动荷载作用下的内力(反力)计算问题,影响线是解决此问题的工具。先基于影响线的基本概念,讨论了影响的两种绘制方法:静力法和机动法;作为影响线的具体应用,讨论了移动荷载在结构上最不利位置的判断以及最大(小)内力值的计算问题。学习要求如下:(1)理解影响线的概念,并掌握影响线与内力图的区别;(2)重点掌握用静力法绘制影响线,并能熟练地运用静力法作静定梁(包括单跨梁和多跨梁)的影响线;(3)掌握结点荷载作用下影响线的特性,并能根据这些特性作结点荷载作用下梁的影响线以及静定桁架结构的影响线;(4)理解机动法作影响线的基本原理和方法,并能熟练地利用机动法作静定梁结构的影响线,并能利用机动法勾绘连续梁影响线的轮廓;(5)掌握利用影响线来计算量值;(6)掌握利用影响线确定荷载的最不利位置;(7)熟悉绘制简支梁和连续梁内力包络图的方法及意义,掌握简支梁绝对最大弯矩的计算方法。其中,机动法作影响线原理的理解、移动荷载组最不利位置的判别以及简支梁绝对最大弯矩值的确定等是学习难点。
10.1 影响线的概念
10.2 静力法作静定梁的影响线
10.3 间接荷载作用下的影响线
10.4 桁架的影响线
10.5 机动法作影响线
10.6 利用影响线求量值
10.7 最不利荷载位置
10.8 简支梁的内力包络图
10.9 简支梁的绝对最大弯矩
10.10 超静定梁的影响线
10.11 连续梁的最不利荷载分布及内力包络图
展开全部
预备知识

先修课程有:高等数学、大学物理、理论力学和材料力学等。

参考资料

[1]吕恒林等,结构力学(上册)[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.

[2]吕恒林等,结构力学复习纲要及习题集[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.

[3]龙驭球等结构力学I-基本教程(3)[M].北京:高等教育出版社,2012.

[4]李廉锟等.结构力学(上,第6版)[M] .北京:高等教育出版社,2017.


中国矿业大学
2 位授课老师
吕恒林

吕恒林

教授

鲁彩凤

鲁彩凤

副教授

下载
下载

下载App