結(jié)構(gòu)力學(xué)。Ⅰ

前言

　　本書第1版是面向21世紀課程教材。從2000年本書出版至今，我們聽到一些學(xué)校教師和學(xué)生的反映，歸納起來：本書過于“簡練”，初學(xué)者（包括基礎(chǔ)較差的學(xué)生）要自己看這套書，非常困難，基本看不懂。但是，學(xué)完結(jié)構(gòu)力學(xué)之后，作為復(fù)習(xí)（特別是考研究生時的復(fù)習(xí)）本書簡明扼要，非常好?；谶@樣的信息反饋，我們加強了相關(guān)課程間的內(nèi)容貫通，刪除了一些過于繁雜的手算內(nèi)容，增加了計算機數(shù)值分析的應(yīng)用，為讀者的獨立思維留有較大的空間，在注意因材施教等前提下，著重在以下方面進行了修改：　　（1）第1版由于考慮_內(nèi)容的貫通、減少重復(fù)，結(jié)果提高了對讀者的“門檻”高度。例如求靜定結(jié)構(gòu)的支座反力，為了減少字數(shù)而以圖形形式舉個例子，圖上只標出如何建立平衡方程，然后就直接給出反力的數(shù)值（方程及’算式在圖中當(dāng)然不可能給出）。當(dāng)時認為學(xué)生已“掌握”提示中屬于理論力學(xué)、材料力學(xué)的知識，有了圖中這樣簡要的提示，“應(yīng)該”能夠看懂。加之受字數(shù)的限制，在貫通和減少重復(fù)的指導(dǎo)思想下，特別是作為本課程最重要基礎(chǔ)的靜定結(jié)構(gòu)受力分析，例題數(shù)量也較少。后續(xù)章節(jié)例題的處理也一樣，認為學(xué)生已經(jīng)學(xué)會前述內(nèi)容，因此都只簡略提一提，不再給出具體算式等。這種高“門檻”的寫法，自然使初學(xué)者及基礎(chǔ)較差的學(xué)生望而生畏。根據(jù)多方的上述反饋，降低“門檻”高度當(dāng)然是這次修改的最主要工作。但考慮到原書《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（I）已經(jīng)覆蓋了除結(jié)構(gòu)動力學(xué)外結(jié)構(gòu)力學(xué)其他基本要求內(nèi)容，加之許多學(xué)校結(jié)構(gòu)動力學(xué)、有限單元法都單獨設(shè)課，根據(jù)我們對改革的體會，在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（Ⅱ）中所新增的有限元、結(jié)構(gòu)非線性動力響應(yīng)分析、結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和結(jié)構(gòu)振動控制等新概念、新理論、新內(nèi)容和新方法，不同層次、不同院?？赡懿灰欢ㄟx學(xué)（也不屬“保底”的基本要求），因此除文字內(nèi)容像《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（I）一樣盡我們的能力做到使學(xué)生能看得懂之外，下述的有些工作，修改時所下的工夫要比《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（I）少?！　。?）第1版沒有安排思考題。為了使讀者能更好地掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理、基本概念、基本方法，這次修訂增加了思考題。全部思考題都有參考答案，都放在光盤上，以供讀者參考。　?。?）作為文字教材字數(shù)不宜太多，所舉例題只能是最典型的。對于接受能力、基礎(chǔ)較好的讀者，通過這些例子幫助掌握相應(yīng)基本知識應(yīng)該是足夠了的。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材，第l版是面向21世紀課程教材。本書是在第l版的基礎(chǔ)上修訂而成，并保留了原有的體系和特色。    全書分I，Ⅱ兩冊。第l冊為結(jié)構(gòu)靜力分析篇，共7章，為本學(xué)科的經(jīng)典內(nèi)容；第Ⅱ冊為結(jié)構(gòu)計算機分析篇和結(jié)構(gòu)動力分析篇，共l0章。    本書附有《結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)實踐和工程計算分析軟件》光盤1張，內(nèi)容包括思考題答案、附加例題、計算機應(yīng)用方面的內(nèi)容、習(xí)題所對應(yīng)的計算數(shù)據(jù)文件、電子教案、結(jié)構(gòu)力學(xué)練習(xí)及測試系統(tǒng)、課外讀物等。    本書可作為高等學(xué)校土木工程、交通工程、水利水電工程和力學(xué)等各專業(yè)的教材，也可作為工程技術(shù)人員的參考書。本書第1冊還可作為非結(jié)構(gòu)類專業(yè)和各層次土木類相關(guān)專業(yè)的教材。    本書配有《結(jié)構(gòu)力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》(已出版)。    需要本教材全部習(xí)題解答的教師請登錄高等教育出版社高等理工教學(xué)資源網(wǎng)(WWW．hep st．corn．cn)

作者簡介

王煥定  1964年畢業(yè)于西安冶金建筑學(xué)院(現(xiàn)西安建筑科技大學(xué))應(yīng)用力學(xué)專業(yè)，現(xiàn)為哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，1990年～2000年間被聘任為教育部工科力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程指導(dǎo)小組委員，至今仍任工程抗震理論與計算軟件專業(yè)委員會主任。
　　自工作至今主要從事理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和有限單元法等的教學(xué)工作，已出版本科和研究生教材七本。所從事的主要研究方向為：結(jié)構(gòu)力學(xué)與工程振動、計算力學(xué)和計算機輔助教學(xué)、結(jié)構(gòu)振動控制及計算軟件開發(fā)，已發(fā)表科研論文90多篇。曾獲建設(shè)部和國家科技進步獎兩項，省和國家教學(xué)優(yōu)秀成果獎、優(yōu)秀教材獎、優(yōu)秀軟件獎等八次，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程2003年被評為省精品課程。曾榮獲省教育系統(tǒng)勞動模范、全國優(yōu)秀教師光榮稱號。享受國務(wù)院政府津貼。

書籍目錄

第0章結(jié)構(gòu)力學(xué)緒論　0-1  結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容    0-1-1　研究對象    0-1-2　課程所涉及的內(nèi)容　　0-1-3　結(jié)構(gòu)力學(xué)與其他課程和結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系　0-2  一些工程結(jié)構(gòu)實例與計算簡圖結(jié)構(gòu)靜力分析篇　第1章　桿系結(jié)構(gòu)的組成分析　　1-1  基本概念    　1-1-1　幾何不變體系、幾何可變體系　    1-1-2　自由度　    1-1-3　約束　    1-1-4　必要約束、多余約束　    1-1-5　計算自由度　    1-1-6　靜定結(jié)構(gòu)、超靜定結(jié)構(gòu)　　1-2　靜定結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則　    1-2-1　靜定結(jié)構(gòu)組成規(guī)則　    1-2-2　組成分析舉例　　1-3　結(jié)論與討論    　1-3-1　結(jié)論　    1-3-2　討論　    思考題　    習(xí)題　第2章　靜定結(jié)構(gòu)受力分析　　2-1  彈性桿內(nèi)力分析回顧和補充　    2-1-1　材料力學(xué)內(nèi)容回顧    　2-1-2　曲桿平衡方程　    2-1-3　結(jié)構(gòu)力學(xué)與材料力學(xué)內(nèi)力規(guī)定的異同　    2-1-4　區(qū)段疊加法作彎矩圖　　2-2　靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析方法　    2-2-1　靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法　    2-2-2　支座反力(或聯(lián)系力)計算方法　    2-2-3　受彎結(jié)構(gòu)求作內(nèi)力圖的順序　　2-3　桁架受力分析　    2-3-1　桁架結(jié)構(gòu)　    2-3-2　結(jié)點法　    2-3-3　截面法　    2-3-4　聯(lián)合法　　2-4　三鉸拱受力分析　    2-4-1　拱反力計算　    2-4-2　豎向荷載作用下等高拱指定截面內(nèi)力計算公式　    2-4-3　拱的內(nèi)力圖　    2-4-4　合理拱軸線　　2-5  受彎結(jié)構(gòu)受力分析　    2-5-1　多跨靜定梁　    2-5-2　靜定剛架　    2-5-3　靜力學(xué)中的反分析  　  2-5-4　組合結(jié)構(gòu)　　2-6　各類結(jié)構(gòu)的受力特點　　2-7　靜定結(jié)構(gòu)性質(zhì)　    2-7-1　靜定結(jié)構(gòu)解答唯一性　    2-7-2　導(dǎo)出的性質(zhì)　　2-8　結(jié)論與討論　    2-8-1　結(jié)論　    2-8-2　討論　    思考題　    習(xí)  題　第3章　結(jié)構(gòu)位移計算　　3-1  彈性桿件的變形與變形能計算　　3-2  變形體虛功原理　    3-2-1　變形體虛功原理　    3-2-2　桿系結(jié)構(gòu)的虛功方程　　3-3　單位荷載法      3-3-1　結(jié)構(gòu)位移  　  3-3-2　單位荷載法　　  3-3-3　各種外因下的位移計算公式……第4章　超靜定結(jié)構(gòu)解法第5章　移動荷載作用下的結(jié)構(gòu)分析第6章　矩陣位移法第7章　結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及極限荷載計算的基本知識索引作者簡介

章節(jié)摘錄

　　本章將討論超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移等的求解方法。　　通過前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了結(jié)構(gòu)的幾何組成，如何利用平衡條件分析靜定結(jié)構(gòu)受力，還掌握了結(jié)構(gòu)位移計算的原理和方法。上述內(nèi)容有其本身的工程意義，也是解決大量工程中超靜定結(jié)構(gòu)計算的基礎(chǔ)?！　〕o定結(jié)構(gòu)從受力上看，需求反力和內(nèi)力的總數(shù)多于能建立的獨立平衡方程數(shù)，因此僅僅利用平衡方程不能求出全部反力或內(nèi)力。若要求出它們必須建立補充方程。在材料力學(xué)推導(dǎo)應(yīng)力公式時，已經(jīng)介紹了綜合“平衡、變形和材料力學(xué)行為分析”解決超靜定問題的一般方法，本章將在此基礎(chǔ)上并結(jié)合前面各章內(nèi)容介紹以力和位移作為基本未知量解超靜定結(jié)構(gòu)的基本方法：力法和位移法。同時，還將介紹與求解相關(guān)的方法、技巧和超靜定結(jié)構(gòu)的特性等?！　”M管隨著計算機的普及，結(jié)構(gòu)的計算分析和設(shè)計愈來愈自動化，直接使用本章內(nèi)容作結(jié)構(gòu)分析的工作越來越少，但本章內(nèi)容作為結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理和方法，是結(jié)構(gòu)矩陣分析、計算機分析方法的基礎(chǔ)，同時對判斷和審核計算機分析結(jié)果的正確性也是必不可少的手段，熟練掌握它還是非常重要的?！　牟牧狭W(xué)可知，截面應(yīng)力有無限個，僅從它應(yīng)該平衡外荷載來說是超靜定的。為了解決應(yīng)力計算，采取從實驗觀察人手，根據(jù)宏觀現(xiàn)象作出關(guān)于變形的假設(shè)（例如平截面假設(shè)）。

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