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)2(3rhmW铰结点法：认为组成体系的基本部件为铰结点)(2rbjW2、结论（1）0W，表明体系缺少足够的约束，体系为几何可变；（2）0W，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）0W，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SF、NF、M的计算是掌握结构力学的重要基本功。NF=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。SF=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。M=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）、M图为直线时利用SFdxdM求SF，当从基线顺时针转锐角至M图直线时，SF为正，反之为负。（2）、M图为抛物线时利用该段梁的平衡条件求两端的SF。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NF与SF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M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（0M、0SF）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