《结构基本计算原则》课件

《结构基本计算原则》ppt课件目录CONTENTS•引言•结构力学基础知识•静力学原理•材料力学基础•结构稳定性计算•结构动力学基础•结构优化设计原则01引言课程简介01结构基本计算原则是土木工程学科中的一门重要课程，旨在介绍结构计算的基本原理和方法，为后续的专业课程奠定基础02本课程将涵盖结构分析、结构力学、材料力学等方面的知识，帮助学生掌握结构计算的基本技能和概念学习目标掌握结构计算的基本原理和方法，了培养学生对土木工程专业的兴趣和热解不同类型结构的受力特点和计算方爱，提高其专业素养和实际操作能力法学会运用结构分析软件进行建模、分析和优化设计02结构力学基础知识结构类型与分类010203框架结构剪力墙结构框架-剪力墙结构由垂直和水平构件组成的由混凝土墙组成的结构，结合框架和剪力墙的特点，结构，主要承受竖向和水主要承受竖向和水平荷载具有较好的抗震性能平荷载结构力学的基本概念静力分析动力分析稳定性分析研究结构在静力荷载作用研究结构在动力荷载作用研究结构在各种荷载作用下的响应，包括位移、应下的响应，包括地震、风下的稳定性，确保结构不变和应力等等自然灾害的影响会发生失稳或破坏结构分析的基本原理非线性分析考虑结构的非线性响应，适用于大线性分析变形和/或高应力状态假设结构的响应与荷载成线性关系，适用于小变形和低应力状态有限元分析将结构离散化为有限个小的单元，通过数学模型描述每个单元的响应03静力学原理静力平衡条件静力平衡条件是结构力学中的基本原理，它描述了结构在静止状态下所受到的力与反作用力的关系静力平衡条件可以表述为对于一个处于静止状态的物体，其受到的合外力为零，即所有作用在物体上的外力之和为零静力平衡条件是结构稳定性的基础，只有满足静力平衡条件，结构才能保持稳定力的分布与传递在结构中，力是通过构件之间力的分布与传递主要取决于构通过合理设计构件截面和连接的连接来传递的件的截面特性和连接方式方式，可以有效地传递和分散结构中的力，从而提高结构的承载能力和稳定性静力分析的方法静力分析是结构力学中的基本分析方静力分析的方法主要包括解析法和法，用于研究结构在静力载荷作用下数值法的响应解析法是通过数学公式和物理原理来数值法则是通过有限元分析等数值计求解结构的响应，其结果通常是精确算方法来求解结构的响应，其结果有的一定的近似性，但可以处理复杂的结构和载荷条件04材料力学基础材料的基本性质密度弹性模量泊松比材料的质量与体积之比，表示材材料在弹性变形范围内，抵抗应材料横向应变与纵向应变之比，料的物质属性力的能力反映材料的横向变形特性应力和应变的概念应力单位面积上的内力，表示材料所受的力与面积的比值应变材料在受力后产生的形变，与原始尺寸的比值材料的强度和刚度强度材料在受到外力作用时所能承受的最大应力值，反映材料的承载能力刚度材料在受力后产生的形变大小，反映材料的抵抗变形能力05结构稳定性计算结构稳定性的基本概念结构稳定性是指在各种外力作用结构稳定性与结构的刚度、强度、结构稳定性问题在工程实践中具下，结构能够保持其原有平衡状支撑条件等因素密切相关有重要意义，因为结构的失稳可态的能力能导致严重的安全事故和财产损失结构失稳的类型与原因扭曲失稳压杆失稳当结构受到扭矩作当结构受到轴向压用时，可能发生扭力时，可能发生压曲失稳杆失稳弯曲失稳剪切失稳支承失稳结构在受到垂直于当结构受到剪切力当结构的支承条件轴线的压力时，可作用时，可能发生不足时，可能发生能发生弯曲失稳剪切失稳支承失稳结构稳定性分析的方法01020304静力分析法动力分析法有限元分析法实验法通过静力平衡条件分析结构的通过动力平衡条件分析结构的利用有限元方法对结构进行离通过实验测试结构的稳定性稳定性稳定性散化，然后进行稳定性分析06结构动力学基础动力学的基本概念牛顿第二定律描述物体运动与力的关系的定律，即F=ma动能与势能物体由于运动和位置具有的能量，动能与物体的质量和速度平方成正比，势能与位置高度和质量有关力的作用力是改变物体运动状态的原因，分为外力和内力，外力是施加在物体上的力，内力是物体内部各部分之间的相互作用力振动的基本原理简谐振动物体在平衡位置附近做周期性往复运动的振动，其运动规律可用正弦或余弦函数表示阻尼振动由于阻力作用使振动幅度逐渐减小的振动受迫振动在外力作用下产生的振动，其频率与外力频率相同或相近结构的动力响应分析自由振动无外力作用下的振动，由物体的质量、刚度和阻尼等参数决定强迫振动在外力作用下产生的振动，其频率与外力频率相同或相近随机振动无法确定其频率和幅值的振动，通常用统计方法描述07结构优化设计原则结构优化设计的基本概念结构优化设计是指在满足工程要求和安全的前提下，通过合理选择材料的类型、尺寸和布置方式，以达到降低成本、提高结构性能的目的结构优化设计需要综合考虑多种因素，如载荷、材料属性、约束条件等，通过优化算法和计算机技术进行求解结构优化设计的基本原则是在保证安全性和功能性的前提下，追求经济性和效率性结构优化的基本方法数学规划法遗传算法模拟退火算法粒子群算法模拟生物进化过程的自模拟鸟群、鱼群等生物通过建立数学模型，将模拟固体退火过程的随然选择和遗传机制，通群体的行为，通过个体结构优化问题转化为求机搜索算法，能够在一过迭代搜索最优解的方间的协作和竞争寻找最解数学规划问题的方法定范围内寻找最优解法优解结构优化设计的应用实例桥梁优化设计01通过对桥梁的结构形式、材料和连接方式进行优化，降低成本并提高结构性能建筑结构优化02通过对建筑物的梁、柱、墙等结构进行优化，提高建筑物的抗震、抗风等性能机械零件优化03通过对机械零件的材料、尺寸和形状进行优化，提高零件的力学性能和降低制造成本感谢您的观看THANKS。