结构力学40讲教案.docx
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结构力学40讲教案
《结构力学A》课程教案(第一讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
对结构力学课程的性质和任务有初步了解,了解结构计算简图的选择原则。
初步了解杆件如何抽象为计算简图。
掌握机动分析的有关基本概念。
教学内容
第一章绪论
§1-1结构力学的研究对象和任务§1-2荷载的分类
§1-3结构的计算简图
§1-4支座和结点的类型
§1-5结构的分类
第二章平面体系的机动分析
§2-1概述
教学重点
结构的计算简图;机动分析的有关基本概念
教学难点
无
教学进程
§1-1、§1-2、§1-3、§1-4、§1-5、§2-1——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1.结构力学研究的对象是杆系结构,且是弹性变形体系。
因此,应注意杆件之间的联接方式、受力特点以及结构力学分析时应满足的三个基本条件。
2.结构计算简图是本章重点,应掌握结点的三种基本类型和支座的三种基本类型,以及它们的几何特征和受力特征,为后面的学习打下基础。
作业
无
《结构力学A》课程教案(第二讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握自由度及约束的概念,了解计算自由度的求解方法。
教学内容
§2-2平面体系的计算自由度
教学重点
自由度及约束的概念
教学难点
铰结点法计算非铰接链杆体系的计算自由度
教学进程
§2-2——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、计算自由度求解公式
刚片法:
认为组成体系的基本部件为刚片
铰结点法:
认为组成体系的基本部件为铰结点
2、结论
(1)
,表明体系缺少足够的约束,体系为几何可变;
(2)
,表明体系具有成为几何不变所必需的最少约束数目,如约束布置合理,体系为几何不变且无多余约束(静定结构);约束布置不合理,体系为几何可变;
(3)
,表明体系具有多余约束。
如约束布置合理,体系为几何不变但有多余约束(超静定结构);约束布置不合理,体系为几何可变(有多余约束)。
作业
无
《结构力学A》课程教案(第三讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握几何不变体系的基本组成规则,了解瞬变体系的概念及其特征。
教学内容
§2-3几何不变体系的基本组成规则
§2-4瞬变体系
§2-6三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况
教学重点
几何不变体系的基本组成规则
教学难点
瞬变体系
教学进程
§2-3、§2-4、§2-6、——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、几何构造分析的目的:
决定体系是否可作为结构。
2、熟练掌握几何不变体系的三个简单组成规则,其实质是三角形规律。
3、注意区分瞬变体系与常变体系。
作业
无
《结构力学A》课程教案(第四讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
熟练掌握机动分析方法,了解几何构造与静定性的关系。
教学内容
§2-5机动分析示例
§2-7几何构造与静定性的关系
教学重点
几何不变体系基本组成规则的应用
教学难点
基本刚片的选择
教学进程
§2-5、§2-7——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、三个规则的实质是三角形规律,了解这三个规律并不难,重要的是要能够熟练地去运用它来依次地分析各种复杂的杆件体系,这是本章的重点。
2、掌握体系的几何组成与静力特性之间的关系
几何不变无多余约束——静定结构
几何不变有多余约束——超静定结构
几何可变(包括瞬变、常变)——不能用作结构
作业
2—2、3、4、7、8、9、11、18、19
《结构力学A》课程教案(第五讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
熟练掌握单跨静定梁内力求解和内力图的绘制。
教学内容
第三章静定梁与静定刚架
§3-1单跨静定梁
教学重点
简易法
区段叠加法
教学难点
简易法、区段叠加法作弯矩图
教学进程
§3-1——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、熟练掌握
、
、
的计算是掌握结构力学的重要基本功。
=截面一侧所有外力沿截面法线方向投影的代数和。
箭头离开截面取正号,反之取负号。
=截面一侧所有外力沿截面方向投影的代数和。
绕截面顺时针转的取正号,反之取负号。
=截面一侧所有外力(包括力偶)对截面形心的力矩代数和。
使下侧纤维受拉为正,反之取负号。
2、熟练掌握单跨静定梁内力图的绘制方法,为其它多跨静定梁及刚架的学习奠定基础。
作业
3—1、2
《结构力学A》课程教案(第六讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握多跨静定梁内力图的绘制。
教学内容
§3-2多跨静定梁
教学重点
反力求解顺序
弯矩图的绘制
教学难点
弯矩图的绘制
教学进程
§3-2——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、多跨静定梁的构造特征:
具有基本部分与附属部分。
2、为避免解联立方程,多跨静定梁反力求解顺序为:
先附属部分,后基本部分。
3、多跨静定梁内力图的绘制方法与单跨静定梁内力图的绘制方法相同。
4、掌握已知弯矩图作剪力图的方法。
(1)、
图为直线时
利用
求
,当从基线顺时针转锐角至
图直线时,
为正,反之为负。
(2)、
图为抛物线时
利用该段梁的平衡条件求两端的
。
作业
3-8、10、11
《结构力学A》课程教案(第七讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握多跨静定梁内力图的绘制。
教学内容
§3-2多跨静定梁(续)
§3-3静定平面刚架
教学重点
静定平面刚架弯矩图的绘制
教学难点
静定平面刚架弯矩图的绘制
教学进程
§3-2(续)、§3-3——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、刚架是工程中广泛应用的结构形式,其内力求解及内力图绘制是本章重点。
针对不同的刚架类型选择反力的求解顺序和正确求解反力是内力计算的基础,特别注意主从刚架和三铰刚架反力的计算。
2、刚架内力图的绘制方法与单跨静定梁内力图的绘制方法基本相同。
但应注意针对刚架内力图的一些规定,并掌握弯矩受拉侧的正确判断。
3、将区段叠加法熟练应用在刚架弯矩图绘制中。
作业
3—13、14、15、17
《结构力学A》课程教案(第八讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
熟练掌握静定平面刚架内力图的绘制。
教学内容
§3-3静定平面刚架(续)
教学重点
静定平面刚架弯矩图的绘制
教学难点
静定平面刚架弯矩图的绘制
教学进程
§3-3(续)——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、刚架内力图的绘制方法与单跨静定梁内力图的绘制方法基本相同。
但应注意针对刚架内力图的一些规定,并掌握弯矩受拉侧的正确判断。
2、将区段叠加法熟练应用在刚架弯矩图绘制中。
3、关于刚架弯矩图的两点结论
(1)、两杆汇交的刚结点,若无外力偶作用,则两杆的杆端弯矩必大小相等且同侧受拉。
(2)、两杆正交的无荷载刚结点,两杆端的
与
互相转换。
作业
3—19、22、24、26
《结构力学A》课程教案(第九讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握少求或不求反力绘制弯矩图。
掌握静定结构的特性。
了解拱与梁的区别。
教学内容
§3-4少求或不求反力绘制弯矩图
§3-5静定结构的特性
第四章静定拱
§4-1概述
教学重点
弯矩图的绘制
教学难点
弯矩图的绘制
教学进程
§3-4、§3-5、§4-1——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、结构上的悬臂部分及简支部分(含两端铰结直杆承受横向荷载),弯矩图可先绘出。
2、充分利用
图的形状特征
3、刚结点的力矩平衡条件
4、外力与杆轴线重合时不产生弯矩;外力与杆轴线平行时及外力偶产生的弯矩为常数。
5、叠加法作弯矩图
6、对称性的利用
作业
3—13、15、16、22
《结构力学A》课程教案(第十讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握三铰拱的反力及内力计算方法。
了解合理拱轴线的概念及确定方法。
教学内容
§4-2三铰拱的计算
§4-3三铰拱的合理拱轴线
教学重点
三铰拱的计算
教学难点
三铰拱的计算
教学进程
§4-2、§4-3——2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1、曲杆和在竖向荷载作用下要产生水平反力是拱区别于梁的两大特点;
2、三铰拱的反力与拱轴线形状无关,只与荷载及三个铰的位置有关。
而内力不但与荷载及三个铰的位置有关,还与拱轴线的具体形状有关。
3、合理拱轴线(
、
)
作业
4—1
《结构力学A》课程教案(第十一讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
巩固机动分析方法与梁和刚架内力图作图方法
教学内容
习题课及第二、三章作业点评
教学重点
无
教学难点
无
教学进程
习题课第二、三章作业点评——2学时
教学方法
板书
教具
课后总结
无
作业
无
《结构力学A》课程教案(第十二讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
1、了解理想静定桁架的基本假设与受力特点
2、掌握结点法的基本原理和应用其计算结构所有杆的内力
3、熟练判断内力零杆
教学内容
第五章静定平面桁架
§5-1平面桁架的计算简图
§5-2结点法
教学重点
1、结点法
2、斜杆比例关系
3、判断零杆的方法和技巧
教学难点
结点法比例关系应用时的条件,导致内力符号错误的问题
教学进程
§5-1、§5-2——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授、课堂讨论
教具
无
课后总结
1.静定平面桁架计算简图的三个假定,导致与结构实际应力有区别。
通过学习桁架的分类对不同桁架采用不同分析方法有初步认识
2.结点法适用于计算结构所有杆的内力
3.掌握结点计算桁架的原理,避免将结点法比例关系应用在不同杆件中的计算错误
4.会充分利用零杆的判定,计算结构内力
作业
5-1,5-2
《结构力学A》课程教案(第十三讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握截面法基本原理,正确灵活地截取脱离体,合理运用比例关系熟练计算桁架指定杆内力
教学内容
第五章静定平面桁架
§5-3截面法(+补充题)
教学重点
1、截面法基本原理
2、力矩法
3、投影法
教学难点
力矩法力矩中心的选取及内力力矩的方向问题
截面划定的合理性
联合桁架的计算顺利问题
教学进程
§5-3截面法原理,例题——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1.结点法适用于计算结构指定杆的内力
2.掌握力矩法投影法的本质就是力矩平衡条件和某方向的力平衡条件,与第三章的截面法无本质区别
3.熟练掌握截面法,能快速计算指定杆内力,进一步提高计算能力
4.联合桁架计算顺序的关键就是看清结构的几何组成
作业
5-5,5-6,5-8,5-9,5-10
《结构力学A》课程教案(第十四讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
1、在掌握结点法和截面法基本原理基础上,结合进行桁架指定杆内力的计算
2、了解梁式桁架整体受力特性及各杆轴力的变化规律
教学内容
第五章静定平面桁架
§5-4结点法与截面法的联合运用
§5-5各式桁架比较
教学重点
1、如何利用K式桁架的结点受力特点建立补充方程进行内力计算
2、如何利用T形结点的内力相等关系进行内力计算
教学难点
灵活地选择脱离体,零杆和K形结点的应用条件
教学进程
§5-4,§5-5——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1.充分利用零杆、K形结点受力特点,得到杆间内力关系,以建立补充方程
2.结点法与截面法的联合运用程度以会切截面得到简单的隔离体为基础,只有通过练习题目得到提升
作业
5-11,5-12,5-15
《结构力学A》课程教案(第十五讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
介绍位移计算的目的,变形与位移,绝对位移与相对位移,线位移和角位移等等基本概念。
讲述变形体的虚功原理
教学内容
第六章.结构位移计算
§6-1概述;
§6-2变形体的虚功原理。
教学重点
变形与位移,绝对位移与相对位移,线位移和角位移等等基本概念;
变形体的虚功原理
教学难点
变形与位移的关系;
刚体的虚功原理与变形体的虚功原理的异同。
教学进程
§6-1概述,§6-2变形体的虚功原理;——共2学时
教学方法
以课堂讲授为主,板书与多媒体相结合的教学手段、课堂讨论等教学形式。
教具
常规教具和多媒体教学设备
课后总结
注意虚功与实功的区别与两者的关系。
作业
复习思考题1、2
《结构力学A》课程教案(第十六讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握静定结构在荷载作用下的位移计算方法
教学内容
第六章.结构位移计算
§6-3单位荷载法;
§6-4荷载作用下的位移计算I。
教学重点
单位荷载法计算静定结构位移的一般公式;
在线弹性体系中,荷载作用下静定结构的位移计算公式
教学难点
实际状态与虚拟状态;位移状态与力状态;广义力与广义位移。
特别是求桁架杆的角位移时的单位力偶矩的等效结点力变换。
教学进程
§6-3单位荷载法,§6-4荷载作用下的位移计算I——共2学时
教学方法
以课堂讲授为主,板书与多媒体相结合的教学手段、课堂讨论等教学形式。
教具
常规教具和多媒体教学设备
课后总结
注意单位荷载法中荷载的广义性与单位荷载的量纲。
作业
6-2,6-4(选作)
《结构力学A》课程教案(第十七讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
熟悉荷载作用下的结构位移计算的各关键过程。
掌握用图乘法求荷载作用下受弯体系的结构位移的方法。
教学内容
第六章.结构位移计算
§6-4荷载作用下的位移计算II
§6-5图乘法;
教学重点
各类结构体系位移计算的实用公式;
图乘法的三个条件;
图乘法中弯矩图的合理分解
教学难点
图乘法中弯矩图的合理分解;
图乘法中杆件的合理分段;
组合结构位移计算时,受弯杆和二力杆的处理。
教学进程
§6-4荷载作用下的位移计算II,§6-5图乘法——共2学时
教学方法
以课堂讲授为主,板书与多媒体相结合的教学手段、课堂讨论等教学形式。
教具
常规教具和多媒体教学设备
课后总结
注意让学生理解并掌握好图乘法中弯矩图的合理分解和杆件的合理分段
作业
6-8,6-10,6-11,6-14
《结构力学A》课程教案(第十八讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
了解静定结构温度变化时的位移计算方法。
教学内容
第六章.结构位移计算
§6-6温度变化时的位移计算
教学重点
温度变化时轴向变形对结构位移的贡献;
温度变化时弯曲变形对结构位移的贡献。
教学难点
为什么受弯结构体系在荷载作用下的结构位移计算只需考虑弯曲变形对结构位移的贡献,而受弯结构体系在温度变化时的结构位移计算却需同时考虑轴向变形和弯曲变形对结构位移的贡献。
教学进程
§6-6温度变化时的位移计算——共2学时
教学方法
以课堂讲授为主,板书与多媒体相结合的教学手段、课堂讨论等教学形式。
教具
常规教具和多媒体教学设备
课后总结
注意变温虚功的正负确定问题。
作业
6-16
《结构力学A》课程教案(第十九讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
了解静定结构支座移动时的位移计算方法。
教学内容
第六章.结构位移计算
§6-7支座移动时的位移计算
教学重点
静定结构支座移动时的位移的刚体位移特性;
静定结构在荷载、变温和支座移动共同作用下的位移计算方法。
教学难点
为什么像静定结构在支座移动时的位移计算这样的几何问题,用虚功原理能转换为力与功的计算问题?
教学进程
§6-7支座移动时的位移计算——共2学时
教学方法
以课堂讲授为主,板书与多媒体相结合的教学手段、课堂讨论等教学形式。
教具
常规教具和多媒体教学设备
课后总结
注意综合问题的直接求解与用叠加法求解在线弹性系统中的等效性。
作业
6-20,6-21,6-22
《结构力学A》课程教案(第二十讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
理解线弹性结构中功的互等定理及其三种特殊形式。
了解空间杆系位移计算中增加的扭转变形对结构位移的贡献。
教学内容
第六章.结构位移计算
§6-8线弹性结构的互等定理;
§6-9空间杆系位移简介。
教学重点
线弹性结构中功的互等定理的推证;
位移互等定理中位移的广义性;
反力互等定理中反力的广义性。
教学难点
位移互等定理中位移量纲的一致性和反力互等定理中反力量纲的一致性。
教学进程
§6-8线弹性结构的互等定理,§6-9空间杆系位移简介——共2学时
教学方法
以课堂讲授为主,板书与多媒体相结合的教学手段、课堂讨论等教学形式。
教具
常规教具和多媒体教学设备
课后总结
注意位移互等定理中位移量纲的一致性和反力互等定理中反力量纲的一致性
作业
6-24,6-25
《结构力学A》课程教案(第二十一讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
了解超静定结构的几何构造特性和静力特性,及多余联系和多余未知力的概念;初步了解求解超静定结构的三个条件。
掌握通过去掉多余联系来确定超静定次数的方法。
教学内容
第七章力法
§7-1概述
§7-2超静定次数的确定
教学重点
超静定结构的概念,多余联系和多余未知力;超静定次数的确定。
教学难点
通过去掉多余联系来确定超静定次数的方法。
教学进程
§7-1、§7-2——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
通过去掉多余联系来确定结构的超静定次数,注意将刚结改为铰结、将固定端改为固定铰或活动铰时,分析所去掉的多余联系和多余未知力。
作业
7-1
《结构力学A》课程教案(第二十二讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握一次和多次超静定结构的力法方程建立,初步了解用力法求解一次超静定结构的过程,了解力法方程的物理意义,及力法方程中各个系数和自由项的意义,初步了解系数和自由项的计算。
教学内容
第七章力法
§7-3力法的基本概念
§7-4力法的典型方程
教学重点
力法方程的建立;方程及方程中的系数和自由项的物理意义。
教学难点
基本体系与原结构的关系;建立多次超静定结构的力法方程。
教学进程
§7-3、§7-4——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1.基本体系与原结构是等价的;力法方程的物理意义是位移协调条件。
2.力法典型方程的形式,方程的主系数恒大于零及副系数互等的特性。
3.主系数、副系数及自由项的下标对理解力法方程及方程中各项具有重要意义。
4.主系数、副系数与外界因素无关。
作业
无
《结构力学A》课程教案(第二十三讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
了解力法的基本步骤,掌握用力法求解荷载作用下的各种超静定结构;初步认识超静定结构的内力与杆件刚度的关系。
教学内容
第七章力法
§7-5力法的计算步骤和示例
教学重点
建立基本体系;计算系数和自由项;用叠加法作最后弯矩图。
教学难点
对所建立的力法方程的物理意义的理解。
教学进程
§7-5——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1.计算系数时,注意内力(内力图)的编号应与多余未知力的编号一致;系数或自由项的计算公式中,系数或自由项的下标应与内力(内力图)编号相对应。
2.超静定结构的内力与杆件刚度有关。
作业
7-3,7-5,7-7,7-8,7-9
《结构力学A》课程教案(第二十四讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握对称结构在正对称荷载或反对称荷载作用下,用力法简化结构的计算,并了解内力、反力和位移的对称性分布情况。
教学内容
第七章力法
§7-6对称性的利用
(一)
教学重点
荷载、内力、反力及位移的正对称或反对称的概念;利用对称性的方法:
选取对称的基本结构,未知力分组及荷载分组。
教学难点
选取对称的基本结构来分析对称结构。
教学进程
§7-6
(一)——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
1.对称结构在正对称荷载作用下,内力、反力及位移等均是正对称的,反对称荷载作用下是反对称的。
2.选取对称的基本结构的实质是要选取对称和反对称的多余未知力。
3.荷载分组只能在某些情况下才能简化计算。
作业
无
《结构力学A》课程教案(第二十五讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握对称结构在正对称荷载或反对称荷载作用下,用力法如何简化结构的计算,并了解内力、反力和位移的对称性分布情况。
教学内容
第七章力法
§7-6对称性的利用
(二)
教学重点
对称结构在正对称荷载或反对称荷载作用下,选取结构的一半来计算。
教学难点
取一半结构后,在对称轴截面处所加的支座类型。
教学进程
§7-6
(二)——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
教具
课后总结
取结构的一半后,应根据原结构内力、位移的对称性,在截断处加上适当的的支座,这样才能使一半结构的内力、位移等与与原结构的相同。
作业
7-17,7-20,7-21
《结构力学A》课程教案(第二十六讲)
学生专业班级
学时数
2
教学目的
掌握超静定结构位移计算时虚拟状态的选取方法;了解校核最后内力图;了解在温度变化作用下,超静定结构的计算。
教学内容
第七章力法
§7-7超静定结构的位移计算
§7-8最后内力图的校核
§7-9温度变化时超静定结构的计算
教学重点
计算超静定结构位移,可任选一个基本结构作虚拟状态;校核位移条件;温度变化时超静定结构的计算
教学难点
计算超静定结构位移,可任选一个基本结构作虚拟状态;校核位移条件。
教学进程
§7-7、§7-8、§7-9——共2学时
教学方法
板书与多媒体相结合讲授
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