第1-2讲-绪论-组成分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章 绪论,1-1,工程结构与结构力学,1-2,结构计算简图,1-3,结点与支座的类型,1-4,结构的分类,1-5,荷载的分类,1-6,结构分析的条件与方法,1-1,工程结构与结构力学,1.,结构概念与分类,1),工程设施,种类繁多，功能多样,房屋、桥梁、储藏、塔桅、坝体等,(,图,1-1),。,2),设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分,结构,结构力学,研究该骨架的,受力变形规律及分析与计算方法的科学。,3),结构的,分类,：从几何角度分三类,杆系结构,板壳结构,实体结构,混合型结构,双曲拱坝,板壳结构,三峡大坝,取一段分析：,实体结构,2.,课程任务与对象,手算,电算,(1),研究任务,结构组成方式,结构内力变形规律,相关分析与计算方法,(2),研究对象,杆系结构,3.,课程特点与专业地位,特点：理论不多，侧重概念、方法与应用；,实践性强。,地位：专业基础课,承上启下，专业基本功的体现,1-2,结构计算简图,1.,选择原则,(1),反映实际结构,主要,性能；,(2),尽可能简化,保留主要、略去次要。,取出典型刚架分析,(2),杆件,轴线表示,(3),连接,简化为结点,2.,简化要点,(1),结构体系,平面结构,空间结构,(4),荷载,作用于杆轴,简化示例：,P.3-4,1-3,结点与支座的类型,1-3-1,结点类型,铰结点,既可传力，又可传弯矩,刚结点,可传力，但,不能,传递弯矩,结点构造：,P.5-6,组合结点、弹性结点,1-3-2,支座类型,滚轴支座 铰支座 定向支座,固定支座,支座构造：,P.7,表,1-1,弹性支座,P.8,1-4,结构的分类,杆系结构通常分以下几类：,(1),梁,(P.8,示例,),(3),桁架,(P.8,示例、构造,),(2),刚架,(P.9,示例,),(4),拱,(P.10,示例,),(6),组合结构,(P.11,示例,),(5),索,:,拉索、悬索,F,P1,F,P2,F,H,F,yB,F,H,F,yA,A,B,1-5,荷载的分类,荷载,来自于自然环境和人类使用,恒载,活载,固定荷载,移动荷载,集中荷载,分布荷载,(2),按作用时间,(3),按作用位置,P.12,示例,(1),按分布情况,1.,荷载,主动作用于结构的外力,1-5,荷载的分类,（续,1,）,直接荷载,间接荷载,(4),按作用对象,P.12,示例,静力荷载,动力荷载,(5),按作用性质,P.13,示例,1-5,荷载的分类,（续,2,）,温度改变,支座移动,材料收缩,制作误差,地震作用,动力作用,(P.13,示例,),2.,其他外部作用,静力作用,1.,三方面条件,平衡条件,几何条件,变形协调,物理条件,本构关系,1-6,结构分析的条件和方法,2.,基本假设,(1),连续性假设,(2),线弹性假设,(3),小变形假设,(4),平截面假设,线弹性体,（线性变形体）,叠加原理,适用,(2),线弹性假设,(4),平截面假设,内力确定，截面应力就确定,3.,结构分析一般方法,三方面条件,几何,物理,内力、变形、位移,静定结构：,分步,分类,内力,一般结构：,平衡条件,变形、位移,第,36,章,非线性问题,几何非线性：稳定计算考虑,F,P,-,效应,第,13,章,材料非线性：极限荷载计算中考虑,第,14,章,超静定结构：,基本未知量,其他未知量,第,711,章,课堂讨论：,举,一,个实际工程结构的例子，并说明如何对其进行简化，作出计算简图。,习题,1-2,。,结合课外阅读探讨：将连接点,简化为结点后，对结构的实际效应会产生什么影响,？如何处理才能使这种影响达到最小？,习题,1-5,。,第,2,章平面体系的几何组成分析,2-1,概述,2-2,体系的自由度,2-3,几何不变体系的基本组成规则,2-4,几何组成分析方法及示例,2-5,几何组成与静定性的关系,2-1,概 述,杆件结构,=(,杆,+,杆间连接,)+,基础支承,(,不考虑材料应变,),1.,几何不变体系与几何可变体系,分担和传递荷载,形状、位置不变,几何不变体系,形状不变，能够承载,形状改变，不能承载,几何不变体系 几何可变体系,几何不变体系,不考虑材料应变的条件下，体系,的位置和形状不能改变；,几何可变体系,不考虑材料应变的条件下，体系,的位置和形状可以改变。,刚片,任一杆件或任一几何不变部分。,不考虑材料应变,不能作结构使用,从体系,自由度,出发判断是否为几何不变,.,2-2-1,自由度,确定物体运动位置所需的独立坐标数目,.,2-2,体系的自由度,n,=2,平面内一点,平面刚片,n,=3,笑脸,我们多自由,笑脸,苦脸,苦脸,这么多约束，没法动了,.,我是不是多余的？,苦脸,苦脸,平面体系,=,刚片,+,约束,(a),自由刚片,(b),添加约束,(c),再添约束,约束,减少自由度的装置,(1),链杆,(1,个约束,),A,B,C,D,A,B,A,B,C,(a),添一根链杆,(b),添两根链杆,(c),添三根链杆,多余约束,必要约束和多余约束,(2),铰,B,I,II,III,A,I,单铰,=2,个约束,瞬铰,(,虚铰,),无限远,瞬铰无穷远,瞬心的理解,复铰,=,n,1,个单铰,O,瞬心,O,(3),刚结点,(3,个约束,),单刚结点,复刚结点,=,n,1,个单刚结点,2-2-2,计算自由度,全为必要约束,体系自由度,=,刚片自由度,约束总数,未知,多余约束,体系自由度,无法直接确定,假设均为,有效约束,名义自由度,计算自由度,W,称为,1),平面一般体系,：,计算自由度,=3,倍刚片数,刚片间约束数,支座约束数,即：,W,=3,m,c,r,退一步,示例：,A,B,1,2,(c),添加刚片间约束,（,c,=2,2+2=6,）,(d),添加支座约束,（,r,=3+6=9,）,(b),自由刚片（,m,=3,）,(a),平面体系示例,W,=3,3,6,9=,6,2-2-2,计算自由度,(,续,),2),平面杆件体系,计算自由度,=2,倍结点数,杆件数,支座约束数,单刚结点,数,即：,W,=2,j,b,r,g,示例：,(c),添加支座约束,（,r,=9,）,(d),添加转角约束,（,g,=6,）,(b),添加杆件（,b,=11,）,(a),自由结点,W,=2,10,11,9,6=,6,计算自由度总结：,W,0,缺少约束,几何可变,W,=0,具最少约束,不确定,看是否全为必要约束,W,0,有多余约束,不确定,必要约束是否足够多,或多余约束足够少,如何保证添加的约束为必要约束,？,我的约束和你一样多，怎么还能动？,还有规则？,怎样的？,可动,你没按规则来,不可动,当然有，,下讲分解,不同约束布置方式的比较,2-3,几何不变体系的组成规则,2-3-1,三个基本组成规则,II,I,I,A,II,III,I,(a),点,-,刚片规则,(b),两刚片规则,(c),三刚片规则,I,A,二元体,也称：,二元体规则,添加的均为,必要约束,：,数目,+,布置方式,1),约束布置不满足限定条件,两链杆共线,(b),铰与链杆共线,(b),三铰共线,约束共线的情况：,瞬变体系,特殊的可变体系,I,A,退化,I,A,I,II,I,II,III,II,I,II,III,I,扩展,2),三规则间的关系,铰接三角形法则,2-3-2,基本组成规则的推广,(a),两刚片规则,(b),三刚片规则,推广,实铰,虚铰,II,I,II,III,I,另一表述,I,II,I,II,(a),三链杆交于一实铰：常变,(b),三链杆交于一虚铰：瞬变,I,II,I,II,(a),三链杆交于一实铰：常变,(b),三链杆交于一虚铰：瞬变,约束布置方式不满足条件：,瞬变体系,常变体系,三刚片规则虚铰无穷远的情况,一铰无穷远,:,两平行链杆与其余两铰连线不平行,I,II,III,I,II,III,I,II,III,(b),两铰无穷远,:,两对平行链杆互不平行,(c),三铰无穷远,:,三虚铰共线,几何可变,2-4,几何组成分析方法及示例,1),扩大刚片法,找刚片,寻约束,几何不变部分,再找刚片,套规则,重复,A,B,C,D,E,F,C,D,E,F,I,II,例,2-1,1),扩大刚片法,(,续,),例,2-2,I,II,1,2,3,2),撤除刚片法,其余部分,A,可撤除,刚片,I,刚片,II,其余部分,可撤除,刚片,I,可撤除,其余部分,撤除二元体,(b),撤除一个刚片,(c),撤除两个刚片,例,2-3,可撤除,A,3),替代刚片法,两铰替代,(b),三铰替代,其余部分,刚片,其余部分,刚片,例,2-4,I,II,III,例,2-5,I,II,III,O,12,O,23,O,31,2-5,几何组成与静定性的关系,静定性,反力和内力能否根据静力平衡条件确定的性质,几何不变,几何可变,平面杆系,无多余约束,有多余约束,常变体系,瞬变体系,1),无多余约束的几何不变体系,(a),简支梁,F,P,A,B,F,xA,F,yA,F,yB,F,P,A,B,三约束力既不全平行也不全交于一点,可唯一确定,.,体系静力可确定,静定结构,(b),梁受力图,2),有多余约束的几何不变体系,F,P,A,B,F,xA,F,yA,F,yB,C,F,yC,F,P,A,B,F,xA,F,yB,未知约束力,4,个,独立方程,3,个,体系静力不确定,超静定结构,3),常变体系,未知约束力,2,个,独立方程,3,个,体系不能平衡,不能做结构,4),瞬变体系,M,A,=0,F,xB,不能做结构,F,P,A,B,F,P,A,B,F,xA,F,yA,F,xB,三约束力交于一点,课堂讨论：,举一个你认为比较典型的例子，用至少两种方法求出计算自由度，并说明与几何构造性质之间的关系。,习题,2-12,。,习题,2-11b,（见下图）。,习题,2-4,。,