结构力学重点与难点

结构力学重点与难点教学内容一、课程定位与目标长安大学直属国家教育部，是国家“211工程”重点建设大学。为尽快实现把长安大学建设成为 一所以工为主、理工结合、人文社会学科协调发展、特色鲜明、优势突出、国内一流、在国际上 有一定影响的开放式、教学研究型大学的总目标，已经提出了跨越式发展的新思路，明确了以学 科建设为龙头；以教学、科研、人才培养和社会服务为中心；以师资队伍建设、管理体制改革和 校园基础设施建设为重点的新的发展之路。各项工作在稳定中发展，在创新中前进。其人才培养 目标是“厚基础、宽口径、高素质”的复合型创新人才。其生源情况历年很好，有广阔的发展前景。 结构力学课程是土木工程专业重要的技术基础课程，其教学效果直接影响到土木工程专业学生在 后续专业课程中的学习质量以及今后从事专业工作和科学研究的能力。结构力学课程在土木工程 专业的培养目标中占有极其重要的地位。课程的教学目标是使学生掌握结构的类型与特点，掌握 结构强度、刚度、稳定性、动力特性等的计算分析方法，为专业课程的学习奠定坚实的力学基础， 为培养“厚基础、宽口径、高素质”的复合型人才服务。二、知识模块顺序及对应的学时土木工程专业（本科）的结构力学课程，总学时104学时，另加上机4学时。课程分结构力学 基本部分、结构分析有限元部分和专题部分，用两学期完成。课程的内容、次序和学时安排如下：1. 结构力学基本部分（共64学时）1）第一章绪论2学时2）第二章平面体系的几何组成分析6学时3）第三章静定梁和刚架的受力分析8学时4）第四章静定拱的受力分析4学时5）第五章 静定桁架和组合结构的受力分析 4学时6）第六章静定结构的位移计算8学时7）第七章力法10学时8）第八章位移法12学时9）第九章力矩分配法4学时10）第十章影响线及应用6学时2. 结构分析有限元部分（12+4学时）12学时，另加上机4学时（1）第十一章矩阵位移法3. 专题部分（共28学时）（1）第十二章结构的动力分析22学时（2）第十三章结构的极限荷载6学时三、课程的重点、难点及解决办法课程的重点和难点1. 结构力学基本部分重点：（第一章 结构力学的研究对象、任务和目的；结构计算简图的概念和简化原则；结构、荷1载分类。）（第二章 几何组成分析中的四类体系、刚片、自由度和虚铰等的概念；平面几何不变体系的2基本组成规则及在几何组成分析中的应用。）（第三章 静定结构内力计算原理；静定梁和刚架的受力分析及内力图制作；应用叠加法作弯3矩图；利用弯矩图作剪力图和利用剪力图作轴力图。）（ 第四章 拱的概念和受力特点；静定拱的受力分析及内力图制作；合理拱轴的概念及竖向荷4 载下合理拱轴。（第五章 静定桁架的几何组成特点与受力分析；桁架内力计算的结点法和截面法；结点单杆5和截面单杆的概念及应用；组合结构的受力分析。）（第六章 虚功原理及结构位移计算一般公式的推导； 单位荷载法求静定结构在荷载、支座6移动和温度改变、制造误差等因素下的位移。）（第七章 力法基本原理；力法基本未知量判定；用力法计算超静定结构在荷载、支座移动和7温度改变时的内力；超静定结构的位移计算；对称结构的力法简化计算。）（ 第八章 位移法基本原理；位移法基本未知量的判定；利用平衡条件直接建立或由位移法典8 型方程建立位移法方程；用位移法计算超静定结构在荷载和支座移动时的内力；对称结构） 的位移法简化计算。（9 第九章 力矩分配法基本概念；力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架）（ 第十章 移动荷载作用下结构分析的概念；作影响线的基本方法（静力法、机动法）；静定1 梁在间接荷载下的影响线；最不利荷载位置的概念及三角形影响线时的最不利荷载位置的0 判定；简支梁的绝对最大弯矩；内力包络图的概念及简支梁内力包络图的制作；超静定结） 构影响线制作原理及机动法制作连续梁的影响线轮廓；连续梁的最不利荷载位置及内力包 络图的制作。难点：第一章结构计算简图的简化原则和简化要点。2) 第二章应用基本组成规则对平面体系进行几何组成分析；第三章叠加法作弯矩图；利用弯矩图作剪力图。第四章静定拱的支座反力计算和指定截面的内力计算。(5 第五章 按几何组成特点寻找静定桁架的最佳内力分析途径；结点单杆和截面单杆的判定) 及结点法和截面法的灵活应用。第六章 结构位移计算一般公式的推导；图乘法的熟练应用。（7 第七章 力法基本未知量判定和基本结构的选取；力法典型方程的物理意义；结构支座移 ） 动时的力法方程。（第八章 位移法基本概念；结构线位移未知量的判定；位移法典型方程的物理意义；位移8法计算有线位移的结构。）（9 第九章 等效结点力矩计算；伸臂部分受荷时的处理。）（1第十章 静力法和机动法作多跨静定梁的影响线；判定最不利荷载位置的临界荷载。0）2. 结构分析有限元部分重点：第十一章 矩阵位移法原理和数学方法；用矩阵位移法进行结构分析的步骤；单元刚度矩阵和结构刚度矩阵的形成及物理意义；矩阵位移法的基本未知量判定与结点位移列向量的确定；等效结点荷载列向量的建立；矩阵位移法计算连续梁、桁架和矩形刚架（只考虑杆件的弯曲变 形影响）；结构矩阵分析程序的阅读及上机实践。难点：第十一章 矩阵位移法作结构分析的路径和各步骤之间的对号联系；由物理意义建立单元刚 度矩阵、结构刚度矩阵和等效结点荷载列向量。3. 结构力学专题部分重点：（ 第十二章 结构动力分析的基本概念；结构的振动自由度和动力计算简图的确定；单（有1 阻尼、无阻尼）、多自由度体系的自由振动微分方程的建立和结构自振频率、振型的计算；） 在简谐荷载作用下的动位移和动内力计算、共振的概念及避免共振的途径；近似法计算结 构自振频率；振型分解法。（ 第十三章 结构材料的理想弹塑性假定和结构塑性分析的概念；杆件截面和杆件结构的塑2 性极限状态的概念；计算结构极限荷载的基本方法（极限弯矩平衡法、破坏机构法）；判定 ） 结构极限荷载的一般定理及实用计算方法（穷举法、试算法）；静定、超静定梁的极限荷载 计算。难点：（第十二章 结构有弹性支承时的自振频率计算；简谐荷载与结构质量的惯性力作用线不重1合时的振动微分方程及动位移、动内力计算；对结构强迫振动的动位移各影响因素的分析；）（第十三章 结构塑性极限状态必须同时满足的三个条件；选取结构可能的破坏机构及可能2的极限弯矩状态；试算法计算结构的极限荷载。）解决办法根据土木工程专业的培养目标和计划以及课程的教学大纲，结合结构力学课程的地位、任务 和专业基础理论课的特点，在教学中重视以下几个方面工作：（1 精心编制教学计划，使教学紧紧围绕课程的基本内容，突出重点、强调难点。）（ 强调基本概念、基本原理和基本方法的教学，重视基本分析、计算能力的训练，将力学的2基本概念贯穿课程教学的始终。）3 重视学生独立思考、综合应用结构力学知识进行结构概念分析能力和结构计算能力的培养。）（4 加强学生对结构力学课程学习方法的掌握和自学能力的培养）课程组定期和非定期对教学进行检查、讨论，研究和制定提高教学效果的措施：（ 采用启发式的教学理念和方法，通过精讲、提问和讨论等方式加强课堂教学的互动，促进1学生独立思考，提高学习积极性。）（2 加强结构概念分析的教学，提高学生应用力学基本概念定性分析结构的能力）（ 教师积极参与指导生产实习、毕业实习、毕业设计和全国大学生结构设计大赛等教学实践3通过实际工程中的结构力学问题充实课堂，加强理论教学和实践的联系。）（ 通过自编辅助教材，加强学生对解题基本方法和技巧的训练，加深对基本理论的理解，巩4固教学效果）不断更新教学手段，提高教学效率与质量。完成了多媒体课件的制作，并应用于教学实践。5 正在构筑课程的网络教学平台。）（ 通过参加全国性的结构力学课程教学研讨会，增进与兄弟院校的交流，不断提高我校结构6力学的教学水平。）（ 重视对青年教师的“传、帮、带”，积极开展青年教师讲课竞赛。加快培养青年教师的业务7能力，提高课程组的整体教学和科研水平。）（ 定期进行课程组成员之间的教学观摩，总结优点并及时发现教学中所存在的问题，提出可8行性解决方案，不断改进和提高教学质量。）