结构力学上下
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《结构力学(ⅠⅡ)》课程教学大纲
一、课程简介:
该课程的主要内容是讨论杆系结构(静定、超静定)的基本计算方法,包括:几何构造分析、静定结构内力分析、超静定结构内力计算方法、结构的位移计算、结构的影响线等,还介绍了结构矩阵分析、结构的动力计算等专题。通过学习使学生具有对常用的杆件结构初步选择计算简图、并能根据具体问题选择恰当的计算方法的能力;具有对各种静定、超静定结构进行计算、对计算结果进行校核、对内力分布的合理性作出判断的能力。
二、课程教学目的与基本要求:
通过本课程的学习,使学生了解各类杆件结构的受力特点及受力性能,掌握其内力变形的计算原理及其方法,培养学生的结构分析计算的能力,为学生以后的相关课程及进行结构设计及科学研究打好基础。
通过该课程的学习,学生应达到如下基本要求:
1. 课程内容的要求:
(1)几何构造分析:掌握平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。
(2)静定结构的受力分析:灵活运用隔离体平衡法,熟练掌握梁和刚架内力图的作法以及桁架内力的计算方法,掌握静定组合结构与静定拱的内力计算方法,了解静定结构的力学特性。
(3)影响线:理解影响线的概念,掌握作静定梁和桁架内力影响线的静定法,了解机动法,会用影响线求移动荷载下结构的最不利位置。
(4)结构位移的计算:理解变形体虚功原理及其应用,熟练掌握静定结构位移的计算方法,了解互等定理。
(5)力法:掌握力法的基本原理及各种外因作用下超静定结构内力的力法分析,
(6)位移法:掌握位移法基本原理及超静定刚架的位移法分析。
(1)力矩分配法:掌握力矩分配法的概念,会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。
(2)矩阵位移法:掌握矩阵位移法计算杆件结构的原理和方法。
(3)结构动力计算基础:掌握结构动力分析的基本方法,掌握单自由度及多自由度体系自由振动及其在简谐荷载作用下的受迫振动的计算方法。了解阻尼的作用,了解频率的近似计算方法。
2.能力培养的要求:
(1)分析能力的培养:主要是对结构计算简图进行分析的能力的培养,同时也要注意培养针对具体结构选取计算简图的能力的培养。
(2)计算能力的培养:要求大学生通过本课程的学习,具备对各种平面干洗结构进行计算或确定计算步骤的能力和对计算结果的正确性进行判断或校核的能力。
(3)自学能力的培养:通过本课程的教学,要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力,以及围绕课堂教学内容,阅读参考书籍和资料,自我扩充知识领域的能力。
(4)表达能力的培养:主要是通过作业,清晰、整洁的表达自己解决问题的思路和步骤的能力。
(5)创新能力的培养:培养学生独立思考,深入钻研问题的习惯,和对问题提出多种解决方案、选择不同的计算方法,以及对计算进行简化和举一反三的能力。
三、教学手段及教学方法建议
教学手段:
本课程采用启发式教学方法,并结合工程实际进行课堂教学,注重培养学生独立分析问题、解决问题的能力和理论实践相结合的解决实际工程问题的能力。
教学建议:
1.该课程内容相对枯燥、难度较大,建议科任教师应以传统的教学方式为主。
2.由于该课程相关章节内容计算量较大,涉及的数学知识较多,建议有较好数学功底的教师担任此教学工作。
3.该课程应该以理论力学、材料力学为先修课。
4.该课程应布置较多数量的课外作业供学生进行练习,并及时做好课后辅导工作。
四、考核方式和成绩评定
该课程上册采用闭卷考试的方式进行考核,下册采用考查课的方式进行考核。
学生成绩评定:平时成绩30%+期末考试70%
平时成绩包括:考勤、课堂表现、平时测试、作业等。
期末考试主要采用笔试形式,题型主要分为:填空题、选择题、判断题、作图题、计算题等。
五、课程教材与主要参考书
[1]萧允微,《结构力学》(ⅠⅡ),机械工业出版社,2013年2月。
[2]龙驭球,《结构力学》(ⅠⅡ),高等教育出版社,2012年8月;
[3]李廉锟,《结构力学》(ⅠⅡ),高等教学出版社,2000年3月;
六、教学环节及学时安排
该课程教学环节主要包括课堂讲授、习题课、课外作业、答疑等,要求学生通过本课程各教学环节的学习,掌握各种结构形式的力学特性,能够熟练掌握各种静定,超静定结构的内力和变形的计算原理和计算方法,熟练画出其内力图形,并具备对常用结构形式定性分析的能力。
表1 课程学时分配表
七、教学内容
结构力学(Ⅰ)
第一章绪论(讲课2学时)
教学目标
了解结构力学研究对象和任务;了解结构计算简图选取的原则、要求及其主要内容;了解平面杆件结构的分类;了解各类结构的受力性能;了解荷载的分类。
本章重点
结构力学研究的对象和任务,杆件结构的计算简图。
本章难点
如何将实际结构简化为计算简图。
教学内容
1.1结构力学研究的对象和任务
1.2杆件的计算简图
1.3平面杆件结构的分类
1.4荷载的分类
1.5结构计算简图实例
第二章平面体系的几何组成分析(讲课2学时,习题2学时)
教学目标
掌握几何不变体系、几何可变体系、刚片、自由度、约束、必要约束与多余约束、实铰与虚铰的概念;了解平面体系的计算自由度及其计算方法;掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其运用;了解体系的几何组成与静力特性之间的关系。
本章重点
几何不变体系的基本组成规则及其应用;静定结构与超静定结构的概念。
本章难点
灵活运用三个基本组成规则分析平面体系的几何组成性质。
教学内容
2.1几何不变体系和几何可变体系
2.2几何组成分析的几个概念
2.3平面杆件体系的计算自由度
2.4平面几何不变体系的基本组成规则
2.5几何可变体系
2.6几何组成分析方法及示例
2.7静定结构与超静定结构
第三章静定梁和静定刚架的受力分析(讲课2学时,习题1学时)
教学目标
灵活运用隔离体平衡法计算指定截面的内力;熟练掌握静定梁和静定平面刚架内力图绘制的方法。
本章重点
绘制静定梁和静定平面刚架的内力图。
本章难点
用隔离体平衡法计算任一指定截面的内力;用区段叠加法绘弯矩图;根据弯矩图和所受荷载绘出剪力图和轴力图。
教学内容