《结构力学教程》
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哈工大结构力学教材
哈尔滨工业大学的结构力学教材有多个版本,包括:
1. 《结构力学教程》(上册、下册),由哈尔滨工业大学工程力学系编写组编写,高等教育出版社出版,1981年8月第一版,1990年6月第二版。
2. 《结构力学》(上册、下册),由戴鸿哲、盛兴、朱耀臻、李建中、王焕定等编写,哈尔滨工业大学出版社出版,2000年12月第一版。
3. 《结构力学》(上册、下册),由王焕定、祁皑主编,高等教育出版社和哈尔滨工业大学出版社出版,2007年5月第一版。
4. 《结构力学》(上册、下册),由唐锦春主编,高等教育出版社出版,2010年2月第二版。
这些教材在哈尔滨工业大学结构力学课程中被广泛使用。
如需了解更多版本,建议登陆学校官网或相关论坛查询。
2.1 几何可变系统和几何不变系统工程结构是用来承受和传递外载荷的系统。
一个工程结构通常是由若干个构件用某种方法联结而成的。
它在承受载荷作用时,各构件只允许发生材料的弹性变形,而不应发生构件间相对的机械运动。
如图2.1(a)所示的系统,如果不考虑弹性变形,系统也未发生破坏,则其几何形状与位置均保持不变,这样的系统,我们称之为几何不变系统。
但是,对如图2.1(b)所示的系统,在载荷作用下,即使不考虑弹性变形,它的形状和位置也将改变,这样的系统,我们称之为几何可变系统,它是不能用来承受和传递外载荷的。
所以,凡是工程结构必须是几何不变系统。
图2.1对系统进行几何组成分析的目的在于:判断该系统是否为几何不变系统,以决定其能否作为工程结构使用;研究并掌握几何不变系统的组成规则,以便合理安排构件,设计出合理的结构;根据系统的组成规则,确定结构的性质(静定系统还是静不定系统),以便选用相应的计算方法。
3.2 静定桁架的内力桁架是由某些杆系结构经过简化而得到的计算模型,其特点是:(1)各元件均为直杆;(2)各杆两端均用没有摩擦的理想铰链相连接;(3)杆的轴线通过铰心,称铰心为桁架的结点;(4)载荷和支座反力仅作用在各结点上。
由于理想铰链没有摩擦力,故不能传递力矩。
显然,在载荷仅作用在结点上时,若不计杆的自重,各杆都只受到两端结点的作用力,且在此二力作用下处于平衡。
因此,桁架的杆件均为“二力杆”,即杆两端受到大小相等、方向相反、沿着杆轴线的两个力作用。
杆子横截面上只有轴力,这些轴力就是所要计算的桁架内力。
静定桁架是一种没有多余约束的结构,它的内力计算原则上,只要把桁架分解为若干自由体(结点)和约束(杆),用未知力代替约束的作用,对所有的自由体列出全部静力平衡方程式,所得方程式数与包含的未知力数相等。
由于结构是几何不变的,方程组有唯一解。
解这联立方程组就可得到静定桁架的内力。
但在工程实际中,往往可以运用下述两种方法:结点法和截面法。
结构力学讲义第1章绪论§1-1 杆件结构力学的研究对象和任务结构的定义: 建筑物中支承荷载而起骨架作用的部分。
结构的几何分类:按结构的空间特征分类:空间结构和平面结构。
杆件结构力学的任务:(1)讨论结构组成规律与合理形式,以及结构计算简图的合理选择;(2)内力与变形的计算方法.进行结构的强度和刚度验算;(3)讨论结构稳定性及在动力荷载作用下的结构反应。
结构力学的内容(从解决工程实际问题的角度提出)(1) 将实际结构抽象为计算简图;(2) 各种计算简图的计算方法;(3) 将计算结果运用于设计和施工。
§1-2 杆件结构的计算简图1.结构体系的简化一般的构结都是空间结构。
但是,当空间结构在某一平面内的杆系结构承担该平面内的荷载时,可以把空间结构分解成几个平面结构进行计算。
本课程主要讨论平面结构的计算。
当然,也有一些结构具有明显的空间特征而不宜简化成平面结构。
2.杆件的简化铰支座(2) 滚轴支座(3) 固定支座4.(4)定向支座M5.材料性质的简化将结构材料视为连续、均匀、各向同性、理想弹性或理想弹塑性。
6.荷载的简化集中荷载与分布荷载§1-3 杆件结构的类型§1-4 荷载的分类2.4.刚架5.组合结构6.A B荷载可分为恒载和活载。
一、按作用时间的久暂荷载可分为集中荷载和分布荷载 荷载可分为静力荷载和动力荷载 荷载可分为固定荷载和移动荷载。
二、按荷载的作用范围三、按荷载作用的性质四、按荷载位置的变化• §2-1 几何组成分析的目的和概念几何构造分析的目的主要是分析、判断一个体系是否几何可变,或者如何保证它成为几何不变体系,只有几何不变体系才可以作为结构。
几何不变体系:不考虑材料应变条件下,体系的几何形状和位置保持不变的体系一、几何不变体系和几何可变体系几何可变体系:不考虑材料应变条件下,体系的几何形状和位置可以改变的体系。
二、自由度杆系结构是由结点和杆件构成的,我们可以抽象为点和线,分析一个体系的运动,必须先研究构成体系的点和线的运动。