北大结构力学课件第9章超静定结构的实用计算方法与概念分析.pptx

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1、,北大结构力学课件第9章超静定结构的实用计算方法与概念分析汇报人：CONTENTS目录01超静定结构的实用计算方法02超静定结构的概念分析05超静定结构的发展趋势与展望03超静定结构的计算步骤与实例分析04超静定结构的优化设计第 一 章超静定结构的实用计算方法力法添加标题添加标题添加标题添加标题计算步骤：确定未知力、建立平衡方程、求解未知力基本概念：超静定结构在荷载作用下的位移和内力计算方法适用范围：适用于超静定结构在荷载作用下的位移和内力计算优缺点：优点是计算简便，缺点是适用范围有限位移法l基本概念：通过求解位移方程，得到结构的位移和应力l适用范围：适用于超静定结构，特别是复杂结构l计算步骤

2、：建立位移方程，求解方程，得到位移和应力l优点：计算简便，易于理解，适用于工程实践渐近法基本概念：一种求解超静定结构的实用计算方法原理：通过逐步逼近的方式求解超静定结构的位移和内力步骤：选择初始位移，计算内力，更新位移，重复以上步骤直到收敛优点：计算简便，易于实现，适用于求解超静定结构的位移和内力有限单元法整体内力：通过整体刚度矩阵和节点位移求解，用于计算结构响应整体刚度矩阵：通过单元刚度矩阵的组装得到，用于计算整体内力节点位移：通过节点位移求解单元刚度矩阵单元刚度矩阵：描述单元的刚度特性，用于计算单元内力基本概念：将连续体离散化为有限个单元，每个单元用有限个节点表示单元类型：三角形、矩形、四

3、面体等第 二 章超静定结构的概念分析静定与超静定的定义静定结构：在任意外力作用下，结构内力保持不变，即结构处于平衡状态超静定结构：在任意外力作用下，结构内力发生变化，即结构处于不平衡状态静定结构的特点：结构内力与外力成比例，结构变形与外力成比例超静定结构的特点：结构内力与外力不成比例，结构变形与外力不成比例超静定结构的特性超静定结构的计算方法包括：力法、位移法、能量法等。超静定结构是指在静定结构基础上，通过增加约束或荷载，使结构具有更多的自由度，从而提高结构的稳定性和承载能力。超静定结构的特性包括：具有多个约束，可以承受多种荷载，具有较大的刚度和稳定性。超静定结构的应用广泛，如桥梁、建筑、机械

4、等工程领域。超静定结构的分类几何超静定结构：通过几何约束条件确定的超静定结构物理超静定结构：通过物理约束条件确定的超静定结构混合超静定结构：同时具有几何和物理约束条件的超静定结构广义超静定结构：包括几何、物理和广义约束条件的超静定结构超静定结构的应用场景桥梁工程：桥梁结构通常为超静定结构，可以承受较大的荷载和变形建筑结构：高层建筑、大跨度建筑等结构通常为超静定结构，可以保证结构的稳定性和安全性机械结构：机械设备中的传动机构、支撑机构等通常为超静定结构，可以提高设备的工作效率和稳定性航空航天：航空航天器中的结构通常为超静定结构，可以保证飞行器的稳定性和安全性第 三 章超静定结构的计算步骤与实例分

5、析计算步骤概述确 定 超 静定 结 构 的类 型 和 数量建 立 超 静定 结 构 的力学模型求 解 超 静定 结 构 的平衡方程计 算 超 静定 结 构 的内 力 和 位移分 析 超 静定 结 构 的稳 定 性 和刚度实例分析：选 取 典 型超 静 定 结构 进 行 计算 和 实 例分析实例分析一l实例背景：某建筑结构设计l计算步骤：确定超静定次数、求解刚度矩阵、求解位移向量、求解内力向量l实例分析：根据实例背景，按照计算步骤进行计算，得出结果l结论：实例分析结果符合预期，验证了超静定结构的计算步骤与实例分析的有效性实例分析二实例分析：根据实例背景，进行计算步骤的详细分析实例背景：某建筑结构

6、设计计算步骤：确定超静定次数、求解刚度矩阵、求解位移向量、求解内力向量结论：实例分析的结果，对超静定结构的计算步骤与实例分析的理解和掌握实例分析三实例背景：某建筑结构设计计算步骤：确定超静定次数、求解刚度矩阵、求解位移向量、求解内力向量实例分析：根据实例背景，进行计算步骤的详细分析结论：通过实例分析，验证了超静定结构的计算步骤与概念分析的正确性第 四 章超静定结构的优化设计优化设计的概念与意义意义：优化设计可以提高结构的性能指标，降低成本和能耗，提高结构的安全性和可靠性，满足工程实际需求。优化设计：在满足结构力学基本原理和设计规范的前提下，通过优化计算方法，提高结构的承载能力、刚度、稳定性等性

7、能指标，降低成本和能耗。概念：优化设计是在满足设计要求的前提下，通过优化计算方法，寻找最优解的过程。超静定结构的优化设计：在满足超静定结构力学基本原理和设计规范的前提下，通过优化计算方法，提高超静定结构的承载能力、刚度、稳定性等性能指标，降低成本和能耗。超静定结构的优化方法静定结构优化：通过调整结构参数，使结构达到静定状态超静定结构优化：通过调整结构参数，使结构达到超静定状态优化目标：提高结构的稳定性、刚度、强度等性能指标优化方法：有限元分析、优化算法、数值模拟等优化设计实例分析实例背景：某建筑结构设计优化方法：采用有限元分析法进行结构优化优化效果：降低了结构重量，提高了承载能力，降低了成本优

8、化目标：提高结构稳定性和承载能力优化设计软件介绍ANSYS：广泛应用于结构力学、流体力学等领域，具有强大的优化设计功能OptiStruct：专门针对结构力学设计的软件，具有强大的优化设计功能SAP2000：专门针对结构力学设计的软件，具有强大的优化设计功能ABAQUS：广泛应用于结构力学、流体力学等领域，具有强大的优化设计功能MATLAB：强大的数学计算和优化设计功能，适用于各种工程问题Nastran：专门针对结构力学设计的软件，具有强大的优化设计功能第 五 章超静定结构的发展趋势与展望国内外研究现状及发展趋势超静定结构在工程中的应用广泛，如桥梁、建筑等国内外学者对超静定结构的研究主要集中在静力分析、动力分析、稳定性分析等方面随着计算机技术的发展，数值模拟和优化设计在超静定结构中的应用越来越广泛未来，超静定结构的研究将更加注重与实际工程的结合，提高结构的安全性和可靠性未来研究方向与展望超静定结构的优化设计：研究如何通过优化设计提高超静定结构的稳定性和承载能力超静定结构的智能控制：研究如何通过智能控制技术提高超静定结构的响应速度和控制精度超静定结构的复合材料应用：研究如何通过复合材料提高超静定结构的轻量化和耐久性超静定结构的多学科交叉研究：研究如何通过多学科交叉研究提高超静定结构的综合性能和应用范围感谢您的观看汇报人：