结构力学精品课程

经典结构力学 经典结构力学
经典方法的分析能力 经典方法的分析能力 （定量的手算） （定量的手算）
程序结构力学
求解器
定性结构力学
程序结构力学 程序结构力学
计算机建模分析能力 计算机建模分析能力 （定量的电算） （定量的电算）
☺ ☺ 定性结构力学 定性结构力学
定性分析和判断能力 定性分析和判断能力 （定性的脑算） （定性的脑算）
覆盖了经典结构力学中几乎所有的问题 覆盖了经典结构力学中几乎所有的问题
从头至尾一致为精确单元、精确算法 从头至尾一致为精确单元、精确算法 广泛综合力学、数学、计算技术、程序技巧等内容 广泛综合力学、数学、计算技术、程序技巧等内容 有些内容（如振型计算）为学科前沿最新研究成果 有些内容（如振型计算）为学科前沿最新研究成果 采用先进的 Fortran 程序语言的精选子集 ELF90 采用先进的 Fortran90 90 程序语言的精选子集 ELF90
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现代语言 Fortran 90
• 面向工程计算的现代语言 • 面向21世纪的语言(F95,…, F2003) ... F95标准已颁布, F2003正在制定 • 包含了C中所有利于工程计算的功能 • 包含了大部分面向对象的功能 ... 缺继承性，F2003将补齐为完备的面向对象 • 面向并行计算的语言 • 面向数组矩阵计算的语言
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Note: • v1.5 • 含教学版： 提供I/O 界面，但 不提供求 解文件
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• 第2版，2008 • 39.80元 (含光 盘一张） 光盘：结构力 学求解器学生 版v2.5和教学 版v2.0
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Note: • v2.5 • 含教学版：
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• 参考书，不 是必须的
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• License upto 2007-6-30 • Full Standard Version • Installment on PC in your dormitory • Please do not violate copyright rule • If you violate, you will not pass the course
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经典结构力学
《程序结构力学》六性
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系统地培养计算机建模、编程、分析、计算能力 系统地培养计算机建模、编程、分析、计算能力
能力培养的系统性 能力培养的系统性 内容体系的完整性 内容体系的完整性 内容体系的一致性 内容体系的一致性 内容体系的综合性 内容体系的综合性 内容体系的现代性 内容体系的现代性 程序语言的先进性 程序语言的先进性
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三大基本关系
• 几何关系：
... 杆端位移协调、支座位移约束
• 平衡关系：
...
∑ Fx = 0, ∑ Fy = 0, ∑ M c = 0
• 物理关系：
... 应力和应变、内力与变形的关系
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面向计算机的结构力学
如何用计算机的方法建立上述三大关系？ —— 本课程的主要训练目标！
结构力学 矩阵方法 程序语言 计算机计算
程序结构力学
F90淡化了矩阵与 程序的区别！
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References
• 袁驷，《程序结构力学》，高等教育出版 社，2001，2008(第2版 ) • 袁驷，叶康生，《Fortran 90 编程指南》， 高等教育出版社，2000 • 龙驭球、包世华，《结构力学 I—基础教程》 《结构力学 II—专题教程》，高等教育出 版社，2007
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• 23.90元 (含光 盘一张） 光盘：结构力 学求解器学生 版和教学版
do 10 i= 1,n b(i) = 0.0 do 10 j = 1,n b(i) = b(i) + a(i,j)*x(j) 10 c源自文库ntinue
Fortran 90 :
real :: b(n),a(n,n),x(n) ... b = matmul(a,x)
matrix multiplication
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一、绪论 一、绪论
• 一个基础、两座大厦 • 《程序结构力学》六性 • 现代语言Fortran 90 • 矩阵方法 • 三大基本关系 • 面向计算机的结构力学
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一个基础、两座大厦 一个基础、两座大厦
“结构力学”改革思路 “结构力学”改革思路 —— —— 面向能力培养 面向能力培养
矩阵表达： ⎧ b1 ⎫ ⎡ a11 a12 ⎪b ⎪ ⎢ a ⎪ 2 ⎪ ⎢ 21 a22 ⎨ ⎬= M ⎪M⎪ ⎢ M ⎢ ⎪ ⎭ ⎣ an1 K ⎩bn ⎪ FORTRAN 77 /90:
K a1n ⎤ ⎧ x1 ⎫ K M ⎥⎪ x2 ⎪ ⎪ ⎥⎨ ⎪ ⎬ O M ⎥⎪ M ⎪ K a nn ⎥ ⎭ ⎩ x4 ⎪ ⎦⎪
程序结构力学
面向21世纪教学内容体系改革项目 清华大学土木系 (结构力学教研组)
主编与主讲: 袁 驷
Email: yuans@tsinghua.edu.cn 版权所有© 1997-2008
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内容目录
一、绪论 二、Fortran 90简介 三、结构的数字化 四、几何组成 五、静定结构 六、超静定结构 七、影响线 八、振动与稳定 2 4 3 3 4 4 1 9 共30 课时 1 2 1.5 1.5 2 2 0.5 4.5 共15周
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矩阵数组运算例子
矩阵： • A = 0 或 [A] = [0]
• c = xT y
n
F90 :
• A = 0.0
• c = dot_product(x,y) c = sum(x*y)
• bi = ∑ j =1 aij x j
• b(i) = sum(a(i,:)*x)
• C=A+2B
• C = A + 2.0*B
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矩阵方法
“机算”怕乱
矩阵方便 不乱
“手算”怕繁
逃避矩阵 怕繁
符号约定： 符号约定： A A — — 矩阵、向量 矩阵、向量 [[ ]] — — 矩阵 矩阵 { { } }— — 列向量（列阵） 列向量（列阵） T T— — 转置 [[ ]] 转置 -1 -1 — 逆 [[ ]] —逆
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