《概念结构力学》市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

十大关系-课程阶段总结 第1页1.强与弱关系强与弱关系在机制公平条件下，在机制公平条件下，强者强者负担负担更多更多荷载荷载。第2页第3页解释解释:强弱强弱,指支座约束强弱指支座约束强弱.机制公平机制公平,是指是指ACAC与与BDBD线刚度线刚度相同。图中相同。图中CDCD线刚度为无穷大线刚度为无穷大.实际上实际上,CD,CD刚度为任一值刚度为任一值,结结论不变。论不变。第4页理论上，支座水平反力与梁刚度相关。理论上，支座水平反力与梁刚度相关。当梁刚度改变下当梁刚度改变下，假如你计算出两个不一样两个不一样VA，请不要慌张。请不要慌张。第5页梁柱刚度百分比梁柱刚度百分比-2倍倍第6页梁柱刚度百分比梁柱刚度百分比10倍倍第7页梁柱刚度百分比倍梁柱刚度百分比倍第8页梁刚度增加，梁刚度增加，更有利于水平荷载传递到强壮支座上。更有利于水平荷载传递到强壮支座上。看！VA减小了！第9页所以，这里包括一个传导机制问题梁刚度越大，传导水平力机制越好，支座B强，越能够发挥作用；假如梁刚度越小，传导机制越差，支座强能力显现不出来，VA,与VB差异越小。这正如。第10页中央有个好政策，因为中层干部有意曲解误解，造成下层执行结果偏差。不过要记住，结构力学中偏差，没有社会生活中偏差那么大！第11页2.刚与柔关系刚与柔关系在机制公平条件下，在机制公平条件下，刚者刚者负担负担更多更多荷载。荷载。第12页解释解释：刚与柔是指杆件体系抗弯抗剪线刚度。线刚度大者，刚；线刚度小者，柔。这里没有绝正确标准，只是比较而言。本图中，BD线刚度是AC线刚度2倍，那末，VB是VA两倍。机制十分公平。柱与柱比较柱与柱比较第13页当梁柱刚度比不停增大，当梁柱刚度比不停增大，反弯点不停下移反弯点不停下移，直到最终直到最终稳定在柱子稳定在柱子中点中点。因此，刚柔是相对，不是绝对！柱与梁比较柱与梁比较第14页第15页当梁刚度无穷大时候，三根柱子最大弯矩与支座剪力当梁刚度无穷大时候，三根柱子最大弯矩与支座剪力完全一样；不过，完全一样；不过，普通条件下，中间柱子弯矩与剪力最大普通条件下，中间柱子弯矩与剪力最大。请注意实际反弯点与水平刚度无穷大反弯点细小差距。请注意实际反弯点与水平刚度无穷大反弯点细小差距。第16页刚柔搭配要得当，配合不协调，刚者不能发挥作用第17页3 3.曲与直曲与直力自然属性是尽快入土为安。所以，力自然属性是尽快入土为安。所以，只要有可能只要有可能，主要传力路径，就是接地直杆；，主要传力路径，就是接地直杆；承受剪力直杆必定有承受剪力直杆必定有连续连续弯曲变形弯曲变形。第18页力最短传递路径力最短传递路径朋友们朋友们,再见再见,我直接我直接下地狱了下地狱了第19页没有可能直接下地！没有可能直接下地！支座绝对没有水平反力形式上不对称，实质上对称，因为荷载特殊。形式上不对称，实质上对称，因为荷载特殊。第20页连续弯曲变形连续弯曲变形第21页拱形结构中直线传力路径拱形结构中直线传力路径第22页解释解释:曲线是相对直线而言。从拱形结构中发觉直线，从拱形结构中发觉直线，是判断各个截面受力状态一个简便方法。一个简便方法。对连续介质力学而言，全部变形曲线必须分段光滑，或者整体光滑。第23页4.4.远与近关系远与近关系 荷载作用在主体部分，谓之荷载作用在主体部分，谓之近近；荷载作用在从属部分，谓之荷载作用在从属部分，谓之远。远。解释：主体部分解释：主体部分能够本身作为刚片与大地直接能够本身作为刚片与大地直接 静定或超静定静定或超静定 相连部分；相连部分；从属部分从属部分本身不是刚片本身不是刚片，或者是刚片但，或者是刚片但 不能本身稳定平衡部分不能本身稳定平衡部分第24页荷载离支座远与近荷载离支座远与近第25页第26页第27页一对孪生弯矩图一对孪生弯矩图第28页哎,公共财政阳光何时才能照到咱们边远山区远与近关系受力图远与近关系受力图第29页荷载离支座即使很近，但没有反力，荷载离支座即使很近，但没有反力，这是因为右半部分为这是因为右半部分为从属结构。从属结构。第30页5.5.主从关系主从关系 荷载作用在主体部分一定荷载作用在主体部分一定不会不会传输到隶属部分；传输到隶属部分；反过来，结论恰反过来，结论恰 好相反。好相反。但有时一个非基本部分，因为其内力能够自相平衡，但有时一个非基本部分，因为其内力能够自相平衡，所以也所以也不能不能传输到主体部分。传输到主体部分。第31页隶属部分隶属部分内力自相平衡内力自相平衡我地盘我做主第32页荷载作用在主体部分荷载作用在主体部分从属部分不受力从属部分不受力第33页6.静定与超静定关系静定与超静定关系 有有多出约束多出约束结构叫超静定结构。结构叫超静定结构。超静定总体而言使内力分布更超静定总体而言使内力分布更均匀均匀，对应，对应地，使变形量也相对地，使变形量也相对降低降低。普通情况下，只要是能够承受弯矩地方，普通情况下，只要是能够承受弯矩地方，不论距离远近，多少要负担一点，不然不论距离远近，多少要负担一点，不然不不够意思。够意思。第34页第35页超静定结构超静定结构使内力分布相对均匀使内力分布相对均匀第36页静定结构和超静定结构比较：静定结构和超静定结构比较：超静定结构弯矩传输距离远超静定结构弯矩传输距离远第37页差异在于：差异在于：超静定结构受力点超静定结构受力点，不能够自由转动。，不能够自由转动。静定结构最大弯矩为静定结构最大弯矩为pa,但超静定绝对小于但超静定绝对小于pa.paM2.第47页为何我认为M1M2?同学们同学们：请首先相信你感觉，保护好你这种简单直觉；然后用理论知识：请首先相信你感觉，保护好你这种简单直觉；然后用理论知识检验它。检验它。这是结构力学全部！这是结构力学全部！第48页在支座转动相同情况下，在支座转动相同情况下，那不是违反那不是违反刚者弯矩更大刚者弯矩更大准则了吗？准则了吗？简单看简单看，B2转动刚度大！转动刚度大！第49页这是因为：这是因为：第50页可是：可是：复杂看复杂看，B2转动刚度还是大！转动刚度还是大！第51页下面准确计算：下面准确计算：第52页这是最终结果！这是最终结果！显然，我关于右上角弯矩显然，我关于右上角弯矩0点位置判断失误。点位置判断失误。认可这点认可这点，对我而言，确实很痛苦！，对我而言，确实很痛苦！第53页为何为何夸大了夸大了C点弯矩？明明是叠加吗？点弯矩？明明是叠加吗？第54页或许，在应用概念结构力学时候，要确定下这么一条标准：当判断结果与计算结果矛盾时候，首先怀疑自己，其次是怀疑计算机。第55页在开始学习概念结构力学之前，全部判断工具来自结构变形趋势；在应用概念结构力学时候，全部判断工具，来自基本超静定结构完整解答。概念结构力学第二条标准是：第56页对称结构在中间支座位移下内力对称对称结构在中间支座位移下内力对称第57页第58页对前面框架，计算机计算轴力图。请大家注意，对前面框架，计算机计算轴力图。请大家注意，中柱轴力为中柱轴力为0。第59页请大家注意：请大家注意：ANSYS 有自己内外之分，所以，一样弯矩用不一样颜色。有自己内外之分，所以，一样弯矩用不一样颜色。第60页解释解释：对称与反对称利用，是学习结：对称与反对称利用，是学习结构力学高级技术构力学高级技术,也是上帝管理地球也是上帝管理地球美学标准。问题是我们要了解他苦心。美学标准。问题是我们要了解他苦心。第61页9.原结构与基本结构原结构与基本结构 原结构是原结构是彼岸彼岸，基本结构是，基本结构是渡船渡船。你是准备租船呢，（你是准备租船呢，（结构概念分析结构概念分析）还是准备造船还是准备造船（位移法位移法）？或者你体力超强，游泳过河？或者你体力超强，游泳过河？力法！力法！第62页显然结构概念分析，是面对复杂原结构首选方案。比如：第63页这是一个很复杂框架，这是一个很复杂框架，但我们能够借助概念结构力学方法，但我们能够借助概念结构力学方法，近似处理它！近似处理它！第64页可能个别节点弯矩不平衡，不过，要适当调整梁上弯矩可能个别节点弯矩不平衡，不过，要适当调整梁上弯矩0点位置点位置（在给定范围内调），能够处理这个问题。（在给定范围内调），能够处理这个问题。第65页绞（反弯点）所在区间预计：对于1绞；假如上榀框架不存在，应该在2a/3处，不过，上榀框架存在，使右边加强，0点应该左移；不过，左移不能过梁中点。要解释这点 十分困难。我们尝试一下：第66页第67页对于1绞；假如上榀框架不存在，应该在2a/3处;只需要考虑上榀作用，分为两个剪力与两个弯矩；两个剪力作用效果，与底层框架受剪效果完全一样，说明2a/3处0点弯矩概念得到加强。第68页下面讨论两个弯矩作用效果显然，对于左边梁，M1 与M2作用效果完全相反；即使他们反弯点在另一个三分点上，但因为其弯矩数值比较小（弯矩分配系数小），使真实弯矩0点，只能使向左偏移，但没有越过中点实力。所以，我们说反弯点在稍微偏右一点地方。请ANSYS验证。第69页第70页这大致是概念结构力学魅力了1）按8，9不离10标准，概念结构力学精度足够了；2）全部标准如刚度大小标准，荷载远近标准，对称与反对称标准，剪力等刚度分配标准，基本上全能满足。3）也有不如人意地方。误差最大达20。但绝对没有方向错误。第71页 或者你只想坐在岸边，搭乘光波过河？所以，彼岸是确定，过河方式 是能够自己选择。或许你以为这个还是太难，或者以为这个不规矩？或许你以为这个还是太难，或者以为这个不规矩？第72页原始结构基本结构1基本结构2基本结构3撤除多于约束第73页复杂结构由基本结构组成复杂结构由基本结构组成第74页解释解释：假如假如认可支座价值就在于承受荷载，认可支座价值就在于承受荷载，并保持支座处位移为并保持支座处位移为0（或者保持支座位（或者保持支座位移为移为给定值给定值），），那么那么全部超静定结构都不全部超静定结构都不过只是过只是多了一些未知反力多了一些未知反力、并在反力处有并在反力处有确定位移确定位移静定结构静定结构。第75页10.力法与位移法关系力法与位移法关系 力法力法是位移法根，是位移法根，位移法位移法是力法果实；是力法果实；力法力法有清楚概念，道理很简单，有清楚概念，道理很简单，但过程不直观，轻易将但过程不直观，轻易将概念淹没在计算之中。概念淹没在计算之中。第76页 位移法概念难懂，需要想象力，但计算方法简单，过程很直观，轻易与结构最终变形趋势结合，是一个技术先进方法。第77页力法位移位原结构利用原结构利用力法力法和和位移法位移法化为不一样基本结构化为不一样基本结构第78页所以，正如静定与所以，正如静定与超静定超静定没有鸿沟一样没有鸿沟一样,力法与力法与位移法位移法没有鸿沟没有鸿沟.第79页 我要求是：忘记什么是力法，什么是位移法，那玩意不主要，是人为了把问题系统化进行分类。我们面前，没有方法，只有问题！第80页记住这么一句话：人类一思索，上帝就发笑！第81页在计算机面前，全部方法，显得十分地可笑！可是，还是有些人提倡这个那个方法，或不合时宜，或不愿面对现实。什么方法能够处理C点桡度过大问题？第82页既不是力法；也不是位移法；更不是清华大学推崇混正当。方法只是工具，不可能帮你建立概念！第83页假如以为假如以为C点点桡度太大，桡度太大，采取那种采取那种设计方式设计方式更有效？更有效？加斜撑？加斜撑？还是还是加强加强上下弦？上下弦？条件是材料用量条件是材料用量基本一致。基本一致。第84页概念1：它基本上就是一个简支梁！均布荷载下简支梁！全部关于梁知识，不会改变！第85页比如：下弦杆全部受拉，且跨中最大；上弦杆全部受压，且跨中最大。第86页概念2：这是一个对称结构，C点立杆上不会有任何弯矩；它是一个压杆，只有压力！这个杆件一定是垂直下沉！其它立杆以它为中心，对称倾斜！第87页概念3：立杆中点必定是弯矩0点！因为上弦是压，下弦是拉，总体而言，压到拉是逐步过渡，显然中点连线如同简支梁中性轴，上下弦以它为中心转动；将它假设为能够转动绞，比较合理！第88页概念4：立杆与弦交点上，三个弯矩必定平衡，两个弯矩必定相等（对两个边立杆）。上述概念十分主要，但他们不是来自方法。实际上，我们也不可能用力法位移法计算这么复杂题目。第89页那么，让我们看看框架弯矩近似计算方法！第90页第91页这是电算结果，与概念分析结构大致一样，这是电算结果，与概念分析结构大致一样，细部有差异细部有差异。第92页有理由相信这么计算结果是可靠，除了详细参数要再核实外。有理由相信这么计算结果是可靠，除了详细参数要再核实外。第93页所以,经过手算与电算方法比较发觉:1)将立杆反弯点设在立杆中部,是可行;2)将上下弦反弯点全部设在中部,是不适当;靠近跨中弦杆没有反弯可能,靠近支座弦杆才有可能反弯;3)手算方法需要2次以上近似调整;4)最危险点不在跨中.而在刚架变形最猛烈地方,那就是剪力与弯矩综合最大地方.第94页上述细节，是概念分析难以到达高度所以，设计是两条腿走路；概念帮助判断总体；电算帮助细节设计。下面按一样方法，近似确定单位荷载法下弯矩图形。第95页第96页单位荷载下简化内力分布单位荷载下简化内力分布第97页第98页第99页第100页为何呢？增加杆件刚度不能根本改变杆件受力模式；加斜撑改变了杆件受力模式。为何模式改变，位移降低？请看位移计算公式！第101页从公式能够看出，假如受力模式不变，从公式能够看出，假如受力模式不变，只改变刚度，只改变刚度，位移与刚度成反比位移与刚度成反比第102页假如加斜撑：第103页即使：但简单相加增加量，远小于M(X)下降速度，所以，加斜撑变成了桥梁工程中不假思索选择！第104页做一个游戏此游戏中蕴涵着增多杆件，降低内力效益最大程度地降低扰度！此游戏中蕴涵着增多杆件，降低内力效益最大程度地降低扰度！第105页1）力分配标准与传递机制；这是最主要。2）结构变形趋势；假想没有什么约束，那么。3）几个基本超静定结构解；有限几个4）概念分析近似手算；只能手算心算5）只处理关键问题。不是全部问题。总之：我们要求大家记住总之：我们要求大家记住第106页谢谢大家！欢迎大家讨论！谢谢大家！欢迎大家讨论！第107页