結構力學課程是武漢理工大學建設的慕課、首批國家級一流本科課程。該課程於2018年10月08日首次在中國大學MOOC開課，授課教師是范小春、王國波、孫亮明、楊格、於艷麗等人。據2021年9月中國大學MOOC官網顯示，該課程已經開課5次。
該課程共九單元，包括結構力學提供建房、修路、造橋、挖洞等土木工程建設的基本力學知識。
基本介紹
- 中文名：結構力學
- 外文名：STRUCTURE MECHANICS
- 建設院校：武漢理工大學
- 授課平台：中國大學MOOC
- 類別：慕課、首批國家級一流本科課程
- 授課老師：范小春、王國波、孫亮明、楊格、於艷麗
- 開課時間：2018年10月08日（首次）
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課程性質
課程定位
結構力學課程是土木工程專業的一門主要學科基礎必修課，也是土木工程領域從業人員必須掌握的一門基礎課程。感知結構力學概念，服務土木工程實踐。 立足力學的基本概念，從工程問題的本質出發，結合工程實際，闡述力學問題的本質與核心，培養學生分析與解決工程實際中力學問題的一般能力，為學習後續有關專業課程、研究生入學考試以及將來進行結構設計和科學研究奠定力學基礎。
課程簡介
結構力學課程共九單元，它提供建房、修路、造橋、挖洞等土木工程建設的基本力學知識。第一周講解緒論結構力學的任務和學習方法和荷載的分類；第二周教授平面體系的幾何構造分析和平面桿件體系的計算自由度等；第三周講授靜定結構的內力分析和靜定結構的基本特徵；第四周講授影響線的概念以及與內力圖的區別和套用；第五周講解靜定結構的位移計算和互等定理；第六周講解力法和超靜定結構特性；第七周教授位移法和對稱結構的計算；第八周講授漸近法和無剪力分配法；第九周講授矩陣位移法和桁架和組合結構的整體分析。
課程大綱
01 緒論 | 06 力法 |
課時 | 課時 |
1.1 結構力學的任務和學習方法 | 6.1 超靜定結構組成和超靜定次數 |
1.2 結構力學計算簡圖及簡化要點 | 6.2 力法的基本概念 |
1.3 桿件結構的分類 | 6.3 超靜定剛架和排架 |
02 平面體系的幾何構造分析 | 6.4 超靜定桁架和組合結構 |
課時 | 6.5 對稱結構的計算 |
2.1 幾何構造分析的幾個概念 | 6.6 支座移動和溫度改變時的計算 |
2.2 平面幾何不變體系的組成規律 | 6.7 超靜定結構位移的計算 |
2.3 平面桿件體系的計算自由度 | 6.8 超靜定結構特性 |
03 靜定結構的內力分析 | 07 位移法 |
課時 | 課時 |
3.1 梁的內力計算的回顧 | 7.1 位移法的基本概念 |
3.2 靜定多跨梁 | 7.2 等截面桿件的剛度方程 |
3.3 靜定平面剛架 | 7.3 無側移剛架的計算 |
3.4 靜定平面桁架 | 7.4 有側移剛架的計算 |
3.5 靜定組合結構 | 7.5 位移法的基本體系 |
3.6 三鉸拱 | 7.6 對稱結構的計算 |
3.7 靜定結構的基本特徵 | 08 漸近法 |
04 影響線 | 課時 |
課時 | 8.1 力矩分配法的概念 |
4.1 移動荷載與影響線的概念 | 8.2 多結點的力矩分配法 |
4-2 靜力法作影響線 | 8.3 無剪力分配法 |
4.3 機動法作影響線 | 09 矩陣位移法 |
4.4 影響線的套用 | 課時 |
05 靜定結構的位移計算 | 9.1 概述 |
課時 | 9.2 單元剛度矩陣（局部坐標系） |
5.1 用虛功原理求剛體體系的位移 | 9.3 單元剛度矩陣（整體坐標系） |
5.2 結構位移計算的一般公式 | 9.4 連續梁的整體剛度矩陣 |
5.3 荷載下結構的位移計算 | 9.5 剛架的整體剛度矩陣 |
5.4 荷載作用下的位移計算舉例 | 9.6 等效結點荷載 |
5.5 圖乘法 | 9.7 計算步驟和算例 |
5.6 溫度作用時的位移計算 | 9.8 忽略軸向變形時矩形剛架的整體分析 |
5.7 互等定理 | 9.9 桁架和組合結構的整體分析 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 授課老師 | 學習安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2018年10月08日~2019年01月18日 | 范小春 | 3小時每周 | 5102 |
第2次開課 | 2019年04月01日~2019年07月30日 | 范小春、王國波、孫亮明 | 4小時每周 | 4829 |
第3次開課 | 2020年02月17日~2020年07月17日 | 范小春、孫亮明、楊格、於艷麗 | 5514 | |
第4次開課 | 2020年10月12日~2021年01月28日 | 范小春、孫亮明、楊格 | 2467 | |
第5次開課 | 2021年02月22日~2021年07月12日 | 范小春、於艷麗、孫亮明、楊格 | 8354 |
課程特色
1. 面向工程問題、立足力學概念、探究計算方法。
2. 知識要點全覆蓋、學習人員全方位。
3. 線上線下無障礙、問題解決無盲區。
教學目標
章節題目 | 章節目標 |
|---|---|
第一章 緒論 | 1. 了解結構力學的任務以及與其它課程的關係 2. 了解荷載的分類 3. 正確理解結構計算簡圖的概念、簡化要點和條件 |
第二章 平面體系的幾何構造分析 | 1. 理解幾何不變體系、幾何可變體系、幾何瞬變體系、自由度、約束、瞬鉸等基本概念 2. 正確理解和套用幾何不變體系的組成規則（兩剛片法則、三剛片法則、二元體法則） 3. 能夠計算平面桿件體系的計算自由度 |
第三章 靜定結構的內力分析 | 1. 熟練掌握套用隔離體圖和平衡條件計算結構支座反力、內力的方法 2. 熟練掌握靜定梁、靜定剛架內力計算和內力圖的繪製以及靜定平面桁架內力的求解方法 3. 掌握靜定組合結構、三鉸拱的內力計算和內力圖的繪製方法 |
第四章 影響線 | 1. 正確理解影響線的概念以及與內力圖的區別 2. 熟練掌握靜力法作靜定梁、剛架和桁架的內力影響線 3. 掌握用機動法作靜定梁內力影響線 4. 能夠用影響線求移動荷載作用下結構的最大內力 |
第五章 靜定結構的位移計算 | 1. 理解剛體和變形體虛功原理的內容及其套用 2. 熟練掌握荷載作用下靜定結構的位移計算方法（主要是圖乘法） 3. 掌握靜定結構由於溫度改變和支座移動所引起的位移計算方法 4. 了解互等定理 |
第六章 力法 | 1. 理解和掌握力法的基本原理 2. 能夠熟練用力法計算超靜定結構（梁、剛架、桁架、排架和組合結構）在荷載作用、溫度改變和支座移動影響下的內力 3. 能夠計算超靜定結構的位移 4. 了解超靜定結構內力圖的校核方法和力學特徵 |
第七章 位移法 | 1. 理解和掌握位移法的基本原理 2. 理解轉角位移方程中每一項的力學意義 3. 正確判斷結構的未知位移的數量 4. 能夠用位移法熟練計算無側移剛架和有側移剛架在荷載作用下及支座移動下的內力計算 5. 能夠用對稱性簡化結構計算 |
第八章 漸近法 | 1. 正確理解力矩分配法和位移法的關係及力矩分配法的適用條件 2. 能夠正確計算轉動剛度和分配係數 3. 用力矩分配法熟練計算多結點連續梁和無側移剛架在荷載作用下及支座移動下的內力 4. 理解無剪力分配法的套用條件及與力矩分配法的區別與聯繫 |
第九章 矩陣位移法 | 1. 理解矩陣位移法的基本概念 2. 掌握梁單元、桁架單元、平面架單元在局部坐標系和整體坐標系中的剛度矩陣及其轉換公式 3. 理解結點位移分量編號的意義 4. 熟練掌握利用單元定位向量集成整體剛度矩陣和形成等效結點荷載向量的方法 |
學習預備
預備知識
學習該課程前，學習者需要先具備理論力學、材料力學等數學、線性代數等方面的知識。
學習資料
書名 | 作者 | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|
《結構力學Ⅰ基本教程（第四版）》 | 龍馭球、包世華、袁駟 | 2018年8月 | |
《結構力學Ⅱ專題教程（第四版）》 | |||
《結構力學教程》 | 包世華、熊峰、范小春 | 2017年1月 |
所獲榮譽
2020年11月24日，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程。
教師簡介
范小春，男，1975年2月生，武漢理工大學教授、碩導，武漢理工大學土木工程與建築學院副院長，主要研究方向為新型混凝土材料與結構。
王國波，男，1979年6月出生，湖北孝昌縣人，工學博士，武漢理工大學道路橋樑與結構工程湖北省重點實驗室講師。
孫亮明，男，出生於1983年10月，博士，武漢理工大學土木工程與建築學院副教授、碩導。
楊格，女，出生於1990年8月，工學博士，武漢理工大學土木工程與建築學院副教授、碩導，主要研究方向為結構混合試驗方法等。
於艷麗，女，武漢理工大學，講師。
