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結構力學是固體力學的一個分支,它主要研究工程結構受力和傳力的規律,以及如何進行結構最佳化的學科,它是土木工程專業和機械類專業學生必修的學科。結構力學研究的內容包括結構的組成規則,結構在各種效應(外力,溫度效應,施工誤差及支座變形等)作用下的響應,包括內力(軸力,剪力,彎矩,扭矩)的計算,位移(線位移,角位移)計算,以及結構在動力荷載作用下的動力響應(自振週期,振型)的計算等。結構力學通常有三種分析的方法:能量法,力法,位移法,由位移法衍生出的矩陣位移法後來發展出有限元法,成為利用計算機進行結構計算的理論基礎。
結構靜力學
結構靜力學是結構力學中首先發展起來的分支,它主要研究工程結構在靜載荷作用下的彈塑性變形和應力狀態,以及結構最佳化問題。靜載荷是指不隨時間變化的外載入荷,變化較慢的載荷,也可近似地看作靜載荷。結構靜力學是結構力學其他分支學科的基礎。
結構動力學
結構動力學是研究工程結構在動載荷作用下的響應和效能的分支學科。動載荷是指隨時間而改變的載荷。在動載荷作用下,結構內部的應力、應變及位移也必然是時間的函式。由於涉及時間因素,結構動力學的研究內容一般比結構靜力學複雜的多。(見結構動力學)
結構穩定理論
結構穩定理論是研究工程結構穩定性的分支。現代工程中大量使用細長型和薄型結構,如細杆、薄板和薄殼。它們受壓時,會在內部應力小於屈服極限的情況下發生失穩(皺損或曲屈),即結構產生過大的變形,從而降低以至完全喪失承載能力。大變形還會影響結構設計的其他要求,例如影響飛行器的空氣動力學效能。結構穩定理論中最重要的內容是確定結構的失穩臨界載荷。(見板殼穩定性)
結構斷裂和疲勞理論
結構斷裂和疲勞理論是研究因工程結構內部不可避免地存在裂紋,裂紋會在外載荷作用下擴充套件而引起斷裂破壞,也會在幅值較小的交變載荷作用下擴充套件而引起疲勞破壞的學科。我們對斷裂和疲勞的研究歷史還不長,還不完善,但斷裂和疲勞理論發展很快。
在結構力學對於各種工程結構的理論和實驗研究中,針對研究物件還形成了一些研究領域,這方面主要有杆繫結構理論、薄壁結構理論和整體結構理論三大類。整體結構是用整體原材料,經機械銑切或經化學腐蝕加工而成的結構,它對某些邊界條件問題特別適用,常用作變厚度結構。隨著科學技術的不斷進展,又湧現出許多新型結構,比如20世紀中期出現的夾層結構和複合材料結構。(見覆合材料力學)
回覆列表
剪力繞隔離體或結點順時針轉動為正,
另外對於結構力學可以透過彎矩圖判斷剪力的正負和求解剪力,進而畫剪力圖:
一、兩種剪力正負的判斷方法:
1.旋轉法,旋轉一個小於九十度的角使杆軸與彎矩圖重合,如果是順時針旋轉,剪力為正,逆時針旋轉剪力為負;
2.手推法,想象兩手抓住杆軸線的兩段,兩手用力使杆軸和彎矩圖重合,那麼兩手用力的方向就是剪力的方向,如下圖所示彎矩圖,要使杆軸與彎矩圖重合,那麼用力的方向即圖中箭頭指向即為剪力方向。
二、兩種剪力的求解方法:
1.通用的方法,根據彎矩圖作剪力圖,那麼杆端彎矩就是已知的,取隔離體,列平衡方程計算剪力,此法對結構力學中任何荷載形式均適用。
2.如果彎矩圖是直線,可根據彎矩和剪力之間的微分關係,計算相應杆件彎矩圖斜率,從而求得剪力,方向根據上述方法判斷。