《結構力學》是根據(jù)教育部高等學校力學教學指導委員會力學基礎課程教學指導分委員會制定的“結構力學課程教學基本要求(A類)”,結合結構力學教學、課程建設和教學改革的實踐及成果編寫的。
《結構力學》介紹了桿系結構的受力分析基本原理和方法,討論了解各類結構的受力性能,培養(yǎng)學生結構分析與計算等方面的能力,為學習有關專業(yè)課程以及進行結構設計和科學研究打好力學基礎。全書分上下兩冊,共14章。上冊共10章,為基本要求的基礎部分,包括緒論、平面體系的幾何組成分析、靜定梁和靜定剛架、靜定拱式結構、靜定平面桁架與組合結構、結構位移計算、力法、位移法、漸近法和影響線及其應用。下冊共4章,為基本要求的專題部分,包括矩陣位移法、結構動力學、結構穩(wěn)定計算和結構的極限荷載。
《結構力學》可作為高等學校土木、水利類等專業(yè)的教材,也可供有關專業(yè)和工程技術人員參考。
結構力學是土木工程、水利水電工程及相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,其主要任務是介紹桿系結構分析計算的基本概念、基本原理和基本方法,討論各類結構的受力性能,培養(yǎng)學生結構分析與計算等方面的能力,為學習相關專業(yè)課程以及進行結構設計和科學研究打好力學基礎。
結構的受力是一個很抽象的概念。我們能觀察到力作用的結果,比如變形,可我們無法直接看到力的大小和傳遞,但它卻時刻制約著結構的行為,就像人體中的血液,血液在身體里流淌,它時刻發(fā)揮著重要的作用。同樣,結構受到外荷載作用時力在結構中傳遞,它一樣關系到結構的安危。一個經過精心設計、受力合理的結構,可能巍然挺拔、高聳入云或虹橋臥波、跨江越海,歷經千百年不朽,成為永久的豐碑。但一個力學性能缺乏深入研究的結構,可能在風雨中飄搖,甚至在建造時就胎死腹中。結構力學為設計人員提供了結構受力分析的基本理論和方法,使得在設計階段就能對結構在各種可能情況下的力學行為有充分的了解,作出科學合理的結構設計。所以學習結構力學課程、掌握結構力學基本原理和方法是從事結構設計與建造的專業(yè)人員的基本修養(yǎng),有著不可替代的作用。
本書按照循序漸進,由易到難方式編排;驹碛蓽\入深,分析方法由簡至繁,初學者可按一定順序進行學習,以減少學習難度。本書上冊是基礎內容。第1章至第6章為結構分析基礎理論,主要介紹結構分析任務、計算模型與假定,以及幾何不變體系的組成規(guī)則,靜定結構受力分析方法和位移計算理論,是學習結構力學課程和今后從事結構工程專業(yè)工作必要的基礎;第7章到第9章主要介紹超靜定結構分析基本理論,包括力法、位移法及近似計算方法,是結構力學的重要內容,不僅是土木工程結構的基本分析方法,也是解決實際工程問題的一般思路和方法;第10章主要討論移動荷載作用下結構的受力分析方法和規(guī)律。本書下冊是專題內容,是在掌握基礎內容上的應用和提高,分別討論了將經典理論與計算機計算相結合的矩陣位移法及結構動力學、結構穩(wěn)定、極限荷載分析等內容。本書內容可根據(jù)不同專業(yè)教學要求與學習目標選用,帶“*”部分為選學內容。
本書力求做到圖文并茂,重點突出,便于理解。在靜定結構部分重點幫助讀者靈活運用結構力學基本原理,快速準確地解答靜定結構問題。在超靜定結構部分,要求讀者深入理解超靜定結構的分析思路和方法,掌握運用已有知識去認識未知事物的分析原理和方法。書中通過大量典型例題分析講解,幫助讀者理解和掌握結構力學的基本理論和分析方法,培養(yǎng)讀者分析和解決實際問題的能力。
本書保留了求解超靜定結構的漸近法。計算機技術問世以來的短短70多年時間已經引發(fā)了眾多領域深刻的變化,結構的力學分析也不例外,F(xiàn)代計算機程序能為復雜的結構提供快速高效的分析,漸近法作為傳統(tǒng)的結構受力分析的實用方法的作用受到質疑。編者認為,結構工程師在進行設計時,必須先清楚地了解擬定結構的力學行為。盡管計算機可以模擬各種可能的情況,為結構工程師提供大量計算數(shù)據(jù),但結構工程師如果缺乏結構分析基礎知識,缺少對結構主要特性的理解,就無法判斷所獲得的數(shù)值結果的準確性,如果對結構的力學性能認識不足或出現(xiàn)偏差,可能會造成難以挽回的損失。漸近法所提供的實用分析方法和思路,對培養(yǎng)工程師的結構定性分析能力有很好的幫助,有助于對計算機分析結果進行更為準確的判斷。
第11章 矩陣位移法
§11-1 概述
§11-2 單元剛度方程
§11-3 單元剛度矩陣的坐標轉換
§11-4 結構的整體分析
§11-5 非結點荷載的處理及桿端力的計算
§11-6 矩陣位移法的計算步驟及算例
習題
第12章 結構動力學
§12-1 概述
§12-2 結構的動力自由度
§12-3 單自由度體系的振動方程建立
§12-4 單自由度體系的自由振動
§12-5 阻尼對自由振動的影響
§12-6 單自由度體系的強迫振動
§12-7 多自由度體系的自由振動
§12-8 多自由度體系的強迫振動
§12-9 無限自由度體系的自由振動
§12-10 頻率的近似計算
習題
第13章 結構的穩(wěn)定計算
§13-1 概述
§13-2 用靜力法確定臨界荷載
§13-3 用能量法確定臨界荷載
§13-4 具有彈性支座的壓桿穩(wěn)定
§13-5 變截面壓桿的穩(wěn)定
§13-6 剪力對臨界荷載的影響
§13-7 組合壓桿的穩(wěn)定
§13-8 彈性介質上壓桿的穩(wěn)定
§13-9 圓環(huán)及拱的穩(wěn)定
§13-10 窄條梁的穩(wěn)定
§13-11 用矩陣位移法計算剛架的穩(wěn)定
習題
第14章 結構的極限荷載
§14-1 概述
§14-2 極限彎矩和塑性鉸
§14-3 單跨超靜定梁的極限荷載
§14-4 比例加載時有關極限荷載的幾個定理
§14-5 計算極限荷載的窮舉法和試算法
§14-6 連續(xù)梁的極限荷載
§14-7 剛架的極限荷載
習題
參考文獻