文档介绍：结构设计中的力学和构造基本原理结构设计中的力学和构造基本原理昆明市建筑设计研究院2008年7月16日力学分析中需要考虑的三种条件力学分析中需要考虑的三种条件1、平衡条件:遵守经典物理世界运动基本原理, 牛顿三大运动定律2、物理条件:本构关系(应力应变等)3、几何条件:几何构成、变形协调4、边界条件平衡条件平衡条件1、不受外力作用的物体,永远将保持静止或匀速直线运动。牛顿第三运动定律:F=ma 2、物体处于静止状态的必要条件,所受合力为零:F=03、动力学平衡条件:达朗贝尔原理F-ma=0结构处于平衡的条件结构处于平衡的条件1、截取任一结构部件,作用于其上的荷载的合力在任一方向上均为零。2、据此,力学分析可以采用任意坐标系(但坐标分量需要相互独立),力系合成和分析可以在任意方向上进行。3、满足平衡条件要求的内力,不一定是结构所受的真实内力。故满足力学平衡条件条件。只是结构真实内力的必要条件。物理条件(本构关系)物理条件(本构关系)1、在经典物理世界,任何物质的运动均遵守牛顿三大运动定律。但各种介质表现出来的物理现象千差万别,主要原因在于介质的本构关系不同。2、一般地,本构关系大体可以归于两类: 1) 麦氏(麦克斯威尔)体2)开氏(开尔文)体详细可参考:《辛弹性力学》(中国科学技术大学出版社)或者粘弹性力学方面的教材。固、液体的界定固、液体的界定1、传统认识中的这两类物质,其性状与荷载作用于其上的时间密切相关。2、任何物质都有蠕变和松弛特性,但各种物质的松弛时间各不相同。(Maxwell)3、举例:水下核爆炸、地质变迁4、现代力学统一将流体和固体称之为流变体。松弛和蠕变的力学定义松弛和蠕变的力学定义松弛:材料在固定位移加载情况下,其应力随时间而减下的现象。蠕变:材料在固定应力荷载作用下,其应变随时间而增加的现象。上述两种非线性现象,还与与温度、应力水平等因素有密切关系。松弛时间松弛时间松弛时间:定义为材料实际应力减小为初始应力的37%时,所需要的时间。几种典型材料的松弛时间:1、坚硬岩石:2、水:3、沥青:传统固、液体力学的部分共性传统固、液体力学的部分共性1、两者动力学均遵守经典力学中的质量守恒和牛顿三大运动定律。它们的动力学平衡控制方程在形式上完全相同。jjiiixfdtdu???????两种物质遵守相同的客观运动物理规律1、在荷载作用时间很长的情况下,固体可能表现出液体的性状,2、而当荷载作用时间足够短时,液体也可表现出固体的性状。3、在荷载作用下,两者都会表现出平衡分叉现象,也可认为是混沌现象。固体力学中的失稳:稳定分叉流体力学中的湍流:不稳定分叉