2.2平面几何不变体系的组成规律 结构力学
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说课稿各位评委:下午好!我叫XXX,来自XXX。
今天我说课的课题是《几何不变体系的组成规则》。
下面我将围绕本节课“教什么”、“怎样教”以及“为什么这样教”三个问题,从教材分析、教学目标分析、教学重难点分析、教法与学法、课堂设计五方面逐一加以分析和说明。
一、教材分析(一)教材的地位和作用《几何不变体系的组成规则》是结构力学中第二章第三节的内容,选用的是文国治主编的重庆大学的版本,这个版本适合三本院校的教学要求,理论体系合理,突出工程应用,淡化过程推导,图文并茂。
杆件结构是由杆件组成的体系,在不计材料应变的条件下,若体系的形状或各杆的相对位置能保持不变的,称为几何不变体系。
如果体系的形状或者各杆的相对位置可以改变的,则称为几何可变体系。
在实际工程中,各种结构都要承受一定的荷载,但可变体系不能担负这样的工作,所以结构必须采用几何不变体系。
因此,每个结构设计者都应当具备几何组成分析的知识,掌握结构的组成规律,从而避免在实际结构中出现几何可变的体系。
这一节的学习为之后的学习奠定了基础,通过学习,可以了解体系中各个部分的相互关系,从而改善和提高结构的受力性能,以及可以有条不紊地计算结构的内力,是必须牢固掌握的重要规则。
(二)学情分析存在问题:课程难度较大。
学生学习主动性较差,对教师和教材的依赖较大。
解决办法:让学生了解课程的重要性。
选择合理的教学内容,贯彻理论够用和工程实践相结合的原则。
采用灵活的教学的方法。
二、教学目标分析知识目标:了解和掌握结构的基本组成规律和合理组成形式,判别体系是否几何不变。
能力目标:研究几何不变体系的组成规律。
正确区分各类体系,选择合理的结构形式、分析结构各部分之间的相互关系。
素质目标:培养学生抽象、推理、分析和综合的逻辑思维能力。
三、重难点分析重点:组成几何不变体系的条件以及三个基本组成规则。
难点:三个基本组成规则的灵活运用四、教法与学法分析(一)学法指导学生是课堂教学的主体,学是中心,会学是目的,因此在教学中要不断指导学生学习。
《结构力学》平面体系的几何组成分析知识重点及习题解析一、基本概念1.1、几何不变体系若不考虑材料变形,在任意荷载作用下几何形状和位置均能保持不变的体系。
1.2、几何可变体系即使不考虑材料变形,在很小的荷载作用下,也会发生机械运动而不能保持原有几何形状和位置的体系。
1.3、瞬变体系原可发生形状或位置的改变,但经微小位移后即转化为几何不变的体系。
1.4、刚片平面杆件体系中的几何不变的部分,也可以是一根杆件或大地等。
1.5、虚铰连接两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰,不过这个铰的位置随着链杆的转动而改变,这种铰称为虚铰。
1.6、自由度物体运动时可以独立变化的几何参数的数目,也即确定物体位置所需的独立坐标数目。
1.7、约束减少自由度的装置,称为联系或约束。
1.8、必要约束能改变体系自由度的约束,也即使体系成为几何不变而必须的约束。
1.9、多余约束不能减少体系自由度的约束。
1.10、计算自由度并非体系的真实自由度,而是体系的自由度数目减约束数目。
计算公式如下:W=3m-(2h+r)式中W一计算自由度;m一刚片数;h—单铰数,连接n个杆件的复铰相当于n-1个单铰;r—支座链杆数。
对于铰结链杆体系,还可用如下公式计算:W=2j-(b+r)式中j一结点数;b一杆件数二、几何不变体系的基本组成规则2.1、三刚片规则三个刚片用不在不同一条直线上的三个单铰两两铰连,组成的体系是几何不变的。
2.2、二刚片规则两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相连,为几何不变体系;或者两个刚片用三根不全平行也不交于同一点的链杆相连,为几何不变体系。
2.3、二元体规则在一个体系上增加或拆除二元体,不会改变原有体系的几何构造性质。
三、几何构造与静定性的关系所谓体系的静定性,是指体系在任意荷载作用下的全部反力和内力是否可以根据静力平衡条件确定。
静定结构的几何构造特征是几何不变且无多余约束,而有多余约束的几何不变体系则是超静定结构。