土木工程力学基础ppt课件

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土木工程中的力学基本概念PPT课件

12. 3
结构的失效
第28页/共33页
1、作用效应、抵抗能力和基本功能
1）作用效应：房屋结构因承受着各种作用力而产生的拉伸、压缩、弯曲和剪切变形。 2）抵抗能力：指由材料、截面及其连接方式所构成的抗拉能力、抗压能力、抗弯能力、抗剪等能力，以及结构所能经受的变形、位移或沉降量。
3）结构设计应遵循的原则
大坝
三角形分布荷载
第18页/共33页
12.２
应力、应变和弹性
第19页/共33页
一、应力作用于单位面积上的内力强度称之为应力：
p
A
第20页/共33页
拉力
压力
弯矩
剪力
第21页/共33页扭力源自二、应变单位长度的变化量
L
L
第22页/共33页
三、弹性当有力作用一物体时，物体有变形。当这个力移去
北京郊区某 5m高单层房屋迎风面风载
0.22kn m2
第7页/共33页
同处一幢 18层高层建筑
0.7kn m2
4.地震、震级、烈度、地震荷载 ▪ 地震：以地面发生不同强烈程度的振动为特征的一种物理现象
震源震中震中距
第8页/共33页
▪ 震级：表示地震的强度，用释放出来的能量大小衡量。
2.活载
可移动的外加力
作用在工程结构上的活载类型主要有：
第2页/共33页
3.1 荷载
3.静载、动载、周期和风载
▪ 静载：荷载作用不变或作用变化缓慢。 ▪ 动载：荷载作用急剧、快速变化。如撞击力、落重等。
注意：动载对房屋的作用效应比它们作为静载的绝对值要大。
第3页/共33页
第4页/共33页
▪ 周期和风载：风载可分为动载、静载。

土木工程力学PPT课件

第15页/共52页
03第 3 节
平衡与平衡定理
第2章力学基础知识
第16页/共52页
第 2 节力矩与力偶
一、二力平衡与二力杆件
❖ 平衡：是指物体相对于地球处于静止或作等速直线运动状态。物体不是在任何力系作用下都能处于平衡状态的，只有力系满足平衡条件时，物体才能处于平衡状态。 ❖二力平衡定理：使物体处于平衡状态两个力大小相等、方向相反，作用线共线。 ❖二力杆：工程上，将结构中只在两点受力而处于平衡状态的杆件称为二力杆件，简称二力杆。
中分离出来，用简图单独画出，这个简图中的物体称之为脱离体，亦称隔离体； ➢ 解除约束后，欲保持其原有的平衡状态，必须用相应的约束力来代替原有约束作用。将作用于脱离体上的
所有主动力和约束力，以力矢形式表示在脱离体上，称之为受力图。 ➢ 画受力图的步骤（1）明确研究对象，画出研究对象的脱离体图。（2）在脱离体上画出全部主动力。（3）在脱离体上画出全部约束力。（4）画出尺寸线，标上尺寸。
第 1 节力的概念与力的基本性质
四、力的合成与分解
等效力系
如果某一力系对物体产生的效应，可以用另一个力系来代替，则这两个力系互称为等效力系。
力的合成与分解
当一个力与另一个力系等效时，则该力称为这个力系的合力；而该力系中的每一个力称为分力；反过来，把一个力分解成两个力，称为力的分解。
力的平行四边形法则
第6页/共52页
02第 2 节
力矩与力偶
第2章力学基础知识
第7页/共52页
第 2 节力矩与力偶
一、力对点之矩
❖力矩：
概念：用F与d的乘积，再冠以正负号来表示力使物体绕O点转动的效应，并称为力F对O点之力矩，简称力矩，以符号MO（F）表示，即

《土木工程力学基础(多学时)》课件二单元平面力系平衡

m
O
( Fn )
*四.力偶
1.力偶的概念力偶——由大小相等、方向相反的两平行力组成的力系。
*四.力偶
2.力偶矩力与力偶臂的乘积 F· 加上 ± 号作为度量 d 力偶对物体转动效应的物理量，称为力偶矩。以符号m（F，F′）或 m 表示，即： m（F，F′）= ±F· d 或 m = ±F· d 力偶矩的单位与力矩相同，为kNm或Nm。
F x 0 , G sin T 2 0
F y 0 , T1 G cos 0
T 2 G sin 100 sin 30 100
1 2
3
50 N
T 1 G cos 100 cos 30 100
86 . 6 N
六.工程中常见的平衡问题
隧道施工中，起吊物体时塔吊的平衡问题
六.工程中常见的平衡问题
公路施工中，压路机碾子越过障碍物
六.工程中常见的平衡问题
挡土墙的抗倾覆问题
自我检测二
判断题 1.若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力的大小必定相等。（） 2．若通过平衡方程解出的未知力为负值时：（ 1）表示约束反力的指向画反，应改正受力图；（）（2）表示该力的真实指向与受力图中该力的指向相反。（） 3.平面一般力系有三个独立的平衡方程，可求解三个未知量。（） 4.列平衡方程时，要建立坐标系求各分力的投影。为运算方便，通常将坐标轴选在与未知力平行或垂直的方向上。（） 5.只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。（）
F
x
0 , N BA N BC cos ,N BC sin 60 G 0
N BC
G sin 60

土木工程结构力学教学PPT

应力与应变
01
02
03
04
应力
由于外力作用在物体内部产生的单位面积上的作用力。
应变
物体在外力作用下发生的形变。
弹性模量
材料在弹性范围内应力与应变之比，反映了材料的刚度。
泊松比
材料横向应变与纵向应变之比，反映了材料的横向变形性质
。
材料在各种状态下的力学性能拉伸材料在轴向受到拉力时的力学性能，包括抗拉强度、屈服点和伸长率等。
土木工程结构力学教学
目
CONTENCT
录
• 引言 • 结构力学的基本概念 • 静力学基础 • 材料力学基础 • 结构分析方法 • 结构稳定性与振动 • 结构优化设计 • 结论与展望
01
引言
课程简介
土木工程结构力学是土木工程专业的一门核心课程，主要研究结构在各种外力作用下的响应和行为。
该课程涉及静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等方面的知识，为土木工程师在设计、施工和维护土木工程结构时提供必要的理论基础。
结构优化设计的方法和步骤
结构优化设计的方法
常见的结构优化设计方法有数学规划法、遗传算法、模拟退火算法等。这些方法通过建立数学模型，将结构设计问题转化为求解数学模型的最优解问题。
结构优化设计的步骤
结构优化设计通常包括问题定义、建立数学模型、选择优化算法、求解最优解、结果分析和验证等步骤。其中，问题定义是明确设计目标和约束条件；建立数学模型是将问题抽象为数学表达式；选择优化算法是根据问题特点选择合适的求解方法；求解最优解是通过算法计算得到最优设计方案；结果分析和验证是对最优解进行评估和验证。
研究方法
通过理论分析、实验研究和数值模拟等方法，研究结构的内力和变形，以及结构的稳定性、承载能力和抗震性能等。

《土木工程力学基础(多学时)》一单元力和受力图ppt课件

力的外效应——使物体的运动状态发生变化力的内效应——使物体产生变形力的三要素——力的大小、方向（方位与指向）、
作用点
3
一．力的基本知识
力的图示——力是矢量。通常用一个带箭头的线段表示力的三要素。
力的大小——线段的长度（按选定的比例）表示
力的方向——线段的方位和箭头表示
力的作用点——带箭头线段的起点或终点表示
TA
G
NB
21
例2.画出AB杆的受力图。杆重为G 。
NA G
TC
NB
22
例3.三角支架各杆自重不计。已知受力如图所示，试画出销 B、AB杆、BC杆的受力图。
NAB
A
N N B BA
BA B
NBC
NBC
P
B
C
NCB
23
例3. 简支梁自重不计。已知受力如图所示，试画出 AB梁的受力图。
24
受力图的画法及步骤
线分布荷载的大小用合力表示合力的大小Q=ql 合力的作用点为分布长度的中点
7
二.静力学公理
1.二力平衡公理刚体在两个力作用下保持平衡的必要和充
分条件是：此两力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
8
二力平衡公理的应用
二力构件——对于只受两个力作用而处于平衡的刚体。
二力构件不论其形状如何，所受两个力的作用线必沿二力作用点的连线。
29
学习项目一
以小组为单位，选取某座斜拉桥为研究对象，介绍该桥的结构组成并对斜拉桥的索塔和拉索进行受力分析。填写学习任务单，完成一篇自拟题目的报告。斜拉桥的简图和照片见图1-29，供参考。要求：利用课余时间，2周内完成。
30
学习任务单一

中职土木工程力学基础1.3课件

（3）固定端支座
限制物体的运动：既限制构件沿任何方向的移动，又限制构件的转动。约束反力：作用于插入处的水平约束反力和竖向约束反力，还有一个阻止转动的力偶。输电杆与地基的联结也是固定端
钢筋混凝土柱，插入基础部分较深，而且四周又用混凝土与基础浇筑在一起，也属于固定端支座
铰链
如将一个圆柱形光滑销钉插入两个物体的圆孔中，就构成了圆柱铰链（图a），圆柱铰链简称为铰链。门窗用的合页就是圆柱铰链的实例。这种约束不能限制物体绕销钉转动，但能限制物体在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的移动。圆柱铰链的约束力也垂直于销钉轴线，用两个互相垂直的未知力 Fx、 Fy来表示。
在工程实际中，大型钢梁或一些钢架桥以及立交桥的伸缩缝处的一端常采用可动铰支座（如下图所示）。其作用是：当因热胀冷缩而长度稍有变化时，可动铰支座相应地沿支承面滑动，从而避免温度变化引起的不良后果在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的移动，而不限制构件绕销钉轴线的转动。约束反力：两个互相垂直的未知力F x、F y来表示。
1.3 约束与约束反力
因为灯、梁和坐在椅子上的人的运动受到周围物体的限制，而不可能在空间某些方向运动。这种限制物体运动的物体在力学中称为约束。绳索是灯的约束，墙或柱子是其所支承的梁的约束，椅子是坐在它上面的人的约束。
一、约束与约束反力的概念
•约束：限制物体运动的物体（通常是两物体相互接触而产生限制，同时约束也是相互的） •约束反力：约束对被约束物体运动的阻碍作用。其方向总是与约束所能限制的运动方向相反，其作用效果是限制被约束物体的运动 •主动力：与约束反对应，主动使物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力。如重力、风压力、土压力等。主动力在工程上称为荷载。一般情况下，物体总是同时受到主动力和约束力的作用。主动力通常是已知的，而约束力则是未知的。

《土力学与基础工程》课件

土的工程分类
01
02
巨粒土、粗粒土、细粒土
无粘性土、粘性土
03
饱和土、非饱和土
04
粉质粘土、粘质粉土等
土的渗透性与渗流
01
渗透系数的测定与计算
02
渗透力与渗透变形
地下水的运动规律与水头差
03
04
渗流力与渗流场的概念
02
土力学性质与工程应用
土的压缩性与地基沉降
土的压缩性
土在压力作用下体积减小的性质。
浅基础设计原则
浅基础设计时需要考虑地质勘察报告、建筑物类型、荷载大小等因素，并遵循相应的设计规范和标准。
浅基础类型
常见的浅基础类型包括平板基础、独立基础、条形基础等。这些基础类型根据不同的地质条件和建筑物要求进行选择和设计。
浅基础施工方法
浅基础的施工方法包括开挖、填筑、排水等措施，施工过程中需要采取相应的安全措施，确保施工质量和安全。
软土地基处理、边坡稳定等。
水利工程
在水利工程建设中，土力学与基础工程涉及水库大坝、堤防、水电站等工程的设计和施工，如坝基稳定性分析、库岸滑坡治理等
。
城市建筑
在高层建筑、地铁、地下空间开发等城市建筑领域，土力学与基础工程涉及深基坑开挖、桩基设计等方面，对于保障建筑安全具
有重要意义。
THANK YOU
桩基设计
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
桩基设计概述
桩基是一种深基础类型，通过在地基中设置桩基来承受建筑物荷载。桩基具有较高的承载力和稳定性，适用于地质条件复杂或荷载较大的建筑物。
桩基类型
根据不同的材料和施工方法，桩基可分为预制桩、灌注桩、扩基桩等类型。不同类型的桩基适用于不同的地质条件

土力学与基础工程第三章PPT课件

z
P z2
3
1
2[1(r/z)2]5/2
特点
1.应力呈轴对称分布
y
0.5 0.4 0.3
K
0.2 0.1
0
P
o αr
y
x
x
M’
R βz
M
z
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r/z
39
z
P z2
23[1(r/1z)2]5/2
2.P作用线上，r=0, a=3/(2π）,z=0, σz→∞，z→∞，σz=0
u whw
55
3.4 有效应力原理
有效应力：通过粒间接触面传递的应力称为有效应力，只有有效应力才能使得土体产生压缩（或固结）和强度。把研究平面内所有粒间接触面上接触力的法向分力之和除以所研究平面的总面积所得的平均应力来定义有效应力
Ns
A
56
3.4 有效应力原理
57
太沙基有效应力原理
竖直偏心
倾斜偏心
矩形
基础形状条
形
P L
B
P’ B
P
x y
o
L
B
P’ B
P L
B
P’ B
29
矩形面积中心荷载
P
B
x
L
y
pP A
30
pm mianx P AW MP A16Be
P
P
矩形面积单向偏心荷载
P
B
B
B
e x
e Lx
Ke
Lx
L
y
y
3K y pmin0
p max
pmin0 p max
pmin0 p max

土木工程力学基础课件

疲劳寿命
评估地基的承载能力，确保其能够承受建筑物和车辆等载荷。
地基承载力
预测地基的沉降量，防止因不均匀沉降导致的结构破坏。
地基沉降
进行详细的地质勘查，了解地基土的性质和分布，为地基稳定性分析提供依据。
地质勘查
实验与实践
掌握土木工程力学的基本原理和实验技能。
培养分析和解决实际工程问题的能力。
培养严谨的科学态度和实验操作规范。
结构力学
静力学基本概念
静力学是研究物体在力作用下处于平衡状态的科学。静力学基础主要涉及力的概念、力的合成与分解、力矩、力矩平衡等基本概念。
静力学中的约束与约束反力
约束是限制物体运动的条件，约束反力是约束对被约束物体的作用力。常见的约束类型包括固定端、铰链、滑轮、滚轴等，每种约束都有其特定的约束反力。
弹性力学基本概念
弹性力学是研究物体在弹性力作用下的变形和内力的科学。弹性力学基础主要涉及Байду номын сангаас力和应变的概念、胡克定律等基本概念。
应力和应变
应力是描述物体内部单位面积上的作用力，应变是描述物体形状和尺寸变化的物理量。在弹性力学中，应力和应变之间存在一定的关系，这种关系称为胡克定律。
胡克定律
胡克定律是描述应力和应变之间关系的定律，即σ=Eε，其中σ表示应力，E表示物体的弹性模量，ε表示应变。胡克定律是弹性力学中的基本定律之一。
学科研究
土木工程力学是一门具有广泛应用的学科，对于土木工程学科的发展和研究具有重要的推动作用。掌握土木工程力学的基本原理和分析方法，有助于开展相关领域的研究和创新工作。
力学基础概念
总结词
平衡力的概念与条件
详细描述
平衡力是指作用在同一个物体上的大小相等、方向相反、作用线重合的两个或两个以上的力。平衡力的条件是合力为零，即合力矩为零。在平衡状态下，物体保持静止或匀速直线运动。

土木工程力学-PPT精品文档

（3）计算面积的杆端应对应的M图是一整段直线（不能是杆线）；
（4）y 0 必须在直线图形上取得。
（五）线弹性体的互等定理
1．功的互等定理对于同一结构的两种状态则有功的互等理： W12W21、P112P221即第一情况的外力在第二
情况上对应位移所做的功 W12P112 ，等于第二情况的外力在第一情况上对应位移所做的功 W21P221 。这里的功为广义力与对应的广义位移：集中力对应线位移，集中力偶对应有角位移；同方向乘积为正，反方向为负。
单位力 P 2 引起的单位力 P 1
作用点沿力 P 1
方向的位移等于单位力 P 1 引起的单位力 P 2 作
用点沿力 P 2 方向的位移。
４．反力互等定理：针对超静定结构建立的
r12 r21
即因支座２的单位位移所引起的支座１的反
力 r12 等于因支座１的单位位移所引起的支座２的反力 21 。
２．支座移动产生的位移
（１）一个支座的位移 K RC
（２）n个支座的位移
K
n
Ri Ci
i1
（３）外荷载和支座移动同时作用
KLMP(x E )M I(x)d x RC
注意：求反力时，反力要按正向画出。规定支座位移的方向为反力的正向。
３．位移互等定理
12 21
K
NP N l EA
（3）组合变形的构件：其位移为各基本变形形式的位移的叠加。
（五）图乘法（重点）
1．应用条件：单位荷载法计算位移的公式一般满足于以下条件：

MP M EI
ds
1）EI=常数；
2）杆件轴线是直线；
3）M P 与 M 图中至少一个是直线图形。

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力臂
力对物体的转动效果跟矩心到力的垂直因素： 1.力的大小； 2.力臂。
力和力臂的乘积越大，力对物体的转动作用就越大
力矩
力矩MO(F) ：
1.定义：力F和力臂d的乘积叫做力对转动轴的力矩。
2.公式： MO(F) =± F d +
_
3.单位： N·m ,KN·m
2、请你说出均布荷载q对某一点的力矩的做题步骤
.
二、新知学习
2 1
3
请你阅读信件
7
4
5
6
.
致我们的勇士们：
很高兴你们不畏艰险，一路走来这里，我们的宝藏不是金银财宝，而是你们一路走来的各种经历，他将永远追随在你的身边，给你无穷的能量，想不想知道它有多大的能量呢？那么就完成下面的测验吧！
.
10
二、新知学习
请你画出力臂？ 3 2 4
1
7 5
6
.
二、新知学习
一点、二线、三垂直、四标记
（1）当力F的大小等于零，或者
d1
力矩的性质
F1
力的作用线通过矩心（即力臂d=0）时，力矩等于零。
O
d2
（2）当力沿作用线移动时，不会改变力对某点的矩。
F2
.
二、新知学习请你画出图中各力到轴心O点的力臂
P51
2-4（c）（d）（e） 2-5 （b）（d）
作业
.
24
三、整理收获
三个概念矩心
力臂力矩
两种荷载集中荷载分布荷载
一个公式 Mo(F) Fd
.
四、前后呼应
.
，MA(F3)=
。
MO(F) =± F d A●
做题步骤：
F2
1、判断转向，确定正负号
30cm
●
2、确定力臂
B
40cm C
F3
3、计算力矩
F1 .
二、新知学习
3
2
4
请你说出：荷载的分类？
5
1
7 6
.
二、新知学习
荷载的分类
集中荷载分布荷载
.
二、新知学习
3 7
2
4
5
请你计算均布荷载的力矩
1
6
.
二、新知学习均布荷载力矩的计算
F1
.
二、新知学习
2 1
3 请你计算出力矩
7
4
5
6
.
二、新知学习
2、直角尺可绕过A点垂直纸面的轴转动，直角尺AB
边的长度为30cm , BC边的长度为40cm ，
F1=F2=F3=10N ,F1⊥BC ，F2⊥AC ，F3沿着BC的方向
(如图 )，则F1，F2，F3对轴A的力矩MA(F1)=
，
MA(F2)=
做题步骤： 1、计算均布荷载的大小
2、确定集中力的位置
3、判断转向，确定正负号
4、确定力臂
5、计算力矩
.
MO(q) =- ql (l/2)
二、新知学习
请你计算均布荷载q对A点的力矩
.
二、新知学习
2 1
3 7
4
5
6
请你运用相关知识完成如下测试
.
二、新知学习
1、扳手分别受到F1、 F2、 F3 作用， F2⊥ F3如图所示。求各力分别对螺帽中心点O 的力矩。已知F1= F2 = F3 =100 N。
土木工程力学基础
.
一、导入新课
如果给我一个支点，我将撬起整个地球。
.
一、导入新课
.
一、导入新课
.
一、导入新课
力矩
矩心
.
二、新知学习
2 1
3 4
7 5
6
.
二、新知学习
3 7
2
4
5
1
6
请你说出：力对物体的转动效果跟什么因素有关？
.
二、新知学习实验2
O
A
B
.
8
二、新知学习实验3
O
A
B