结构力学课程设计报告
系 别：（ ）
专 业：（ ）
班 级：（ ）
姓 名：（ ）
指导教师：（ ）
一、绪言
1、课程设计目的或意义：
1、通过实验及数据分析熟练掌握结构力学求解器的使用方法，了解求解器的主要功能，了解数据输入和输出的基本操作过程，主要参数的意义和编辑方法。
2、通过实践进一步了解结构在广义荷载作用下内力和位移的分布状态和变化规律，从而指导我们探索和发现更合理的结构形式，为将来的学习和科研工作打下坚实的基础
2、结构的工程应用背景简介：
此次设计的结构是桥梁结构，在生活中桥梁在交通运输中起着重要的作用，比如架在江湖、峡谷之间的桥梁起着连接两地的纽带作用。桥梁之上可以过行人、汽车、火车。极大的缩短了两地之间的距离，方便又快捷。
3、课程设计的主要内容：
一：了解明确课程设计的目的，查找工程实际中的桥梁结构
二：参考实际结构设计自己的桥梁结构。
三：估计轴力，初步选择桥梁的钢材。
四：做出内力图。
五：校核，再择钢材。
六：总结优化。
二、结构设计与荷载简化
1、结构简介
此结构形状主要由三角形组成的的下承式组合结构
2、结构参数：
本次设计的桥梁结构跨度为四十米，高二十米。结构中杆件间主要以铰接连接。根据桥梁及承载要求，材料为Q235刚，极限压应力为300MPa,E=210GPa选择20b号工字型刚，截面面积为46.5平方厘米
3、荷载简化与分析：
设计的结构为火车通道，主要承受火车的质量。将火车看作质量分布均匀的，所受均布荷载为50KN/m
三、结构内力和变形分析
1、结构计算简图
2、内力分析
结构轴力图
结构剪力图
结构结弯矩图
内力计算
单位：力(默认),力矩(默认)
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
杆端 1 杆端 2
单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩
-----------------------------------------------------------------------------------------------
1 -8.83883476 0.00000000 0.00000000 -8.83883476 0.00000000 0.00000000
2 -8.83883476 0.00000000 -0.00000000 -8.83883476 0.00000000 0.00000000
3 -8.83883476 -0.00000000 0.00000000 -8.83883476 -0.00000000 -0.00000000
4 -8.83883476 -0.00000000 -0.00000000 -8.83883476 -0.00000000 0.00000000
5 0.00000000 0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
6 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
7 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 -0.00000000
8 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
9 6.25000000 1.25000000 -0.00000000 6.25000000 0.25000000 0.75000000
10 6.25000000 0.25000000 0.75000000 6.25000000 -0.75000000 0.50000000
11 6.25000000 -0.75000000 0.50000000 6.25000000 -1.75000000 -0.75000000
12 6.25000000 -1.75000000 -0.75000000 6.25000000 -2.75000000 -3.00000000
13 -0.00000000 3.50000000 -3.00000000 -0.00000000 2.50000000 -0.00000000
14 -0.00000000 2.50000000 -0.00000000 -0.00000000 1.50000000 2.00000000
15 -0.00000000 1.50000000 2.00000000 -0.00000000 0.50000000 3.00000000
16 -0.00000000 0.50000000 3.00000000 -0.00000000 -0.50000000 3.00000000
17 0.00000000 -0.50000000 3.00000000 0.00000000 -1.50000000 2.00000000
18 0.00000000 -2.50000000 0.00000000 0.00000000 -1.50000000 -2.00000000
19 0.00000000 0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
20 0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000
21 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 -0.00000000
22 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000
23 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
24 -0.00000000 0.00000000 -0.00000000 -0.00000000 0.00000000 0.00000000
3、强度校核
极限压应力为
，选用
所以
当选用22b工字型刚时
所以不符合强度要求
上图可知编号为1杆的内力最大为976KN所以：
编号为13杆的弯矩最大为
所以选择63a工字型刚,由材料力学知识，13号杆是压缩弯曲组合变形，受到的应力最大因此对13杆进行校核。
4、变形位移分析
结构位移图
位移计算
单位：位移(默认),转角(默认)
杆端位移值 ( 乘子 = 1)
杆端 1 杆端 2
单元码 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角 u -水平位移 v -竖直位移 ?-转角
-----------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 0.00000000 -0.15588835 0.06750000 -0.24427670 -0.15588835
2 0.06750000 -0.24427670 -0.14922168 0.12833333 -0.48188671 -0.14922168
3 0.12833333 -0.48188671 -0.14505501 0.18500000 -0.71533006 -0.14505501
4 0.18500000 -0.71533006 -0.15338835 0.25000000 -0.95710677 -0.15338835
5 0.25000000 -1.02377343 0.21469336 0.46469337 -0.80908006 0.21469336
6 0.46469337 -0.80908006 0.24386003 0.70855337 -0.56522006 0.24386003
7 0.70855337 -0.56522006 0.27302670 0.98158008 -0.29219335 0.27302670
8 0.98158008 -0.29219335 0.29219336 1.27377343 0.00000000 0.29219336
9 0.00000000 0.00000000 -0.24594336 0.06250000 -0.24427670 -0.24136003
10 0.06250000 -0.24427670 -0.24136003 0.12500000 -0.48188671 -0.23427670
11 0.12500000 -0.48188671 -0.23427670 0.18750000 -0.71533006 -0.23469336
12 0.18750000 -0.71533006 -0.23469336 0.25000000 -0.95710677 -0.25261003
13 0.25000000 -0.95710677 -0.25261003 0.25000000 -1.21930015 -0.26677670
14 0.25000000 -1.21930015 0.19177670 0.25000000 -1.02377343 0.20261003
15 0.25000000 -1.02377343 0.20261003 0.25000000 -0.80908006 0.22844336
16 0.25000000 -0.80908006 0.22844336 0.25000000 -0.56522006 0.25927670
17 0.25000000 -0.56522006 0.25927670 0.25000000 -0.29219335 0.28511003
18 0.25000000 0.00000000 0.29594336 0.25000000 -0.29219335 0.28511003
19 0.98158008 -0.29219335 0.24386003 0.25000000 -0.29219335 0.24386003
20 0.06750000 -0.24427670 0.00166667 0.06250000 -0.24427670 0.00166667
21 0.12833333 -0.48188671 0.00166667 0.12500000 -0.48188671 0.00166667
22 0.18500000 -0.71533006 -0.00250000 0.18750000 -0.71533006 -0.00250000
23 0.46469337 -0.80908006 0.21469336 0.25000000 -0.80908006 0.21469336
24 0.70855337 -0.56522006 0.22927670 0.25000000 -0.56522006 0.22927670
--------------------------------------------------------------------------------------------
四、结论
1、结构设计总结
经分析校核所设计的结构是合理的。型钢的长度最长为15m，所以在加工方面会出现困难。由于桥梁的下部分有拱的雏形但以桁架代替，不如拱性能优良。由于桥面的梁式杆承受的应力较下面的桁架杆承受的应力大所以在施工的时候可以选择两种型号的刚，梁式杆可选择63a的工字型刚，链式杆可以选择32a的工字型，两种刚的重量及造价不一样故这样可以节省材料与费用。
2、课程设计感想、体会（心得）
一：设计结构前要多观察现实生活中的结构，用所学的知识分析结构的合理性
二：结构的设计要接近实际，将科技转化为生产力。
三：观察实际结构思考现实生活中结构的构造方式，例如可以观察松浦大桥的设计等，结合自己所学的知识会得到更多的启发
结点,1,0,0
结点,2,1,0
结点,3,2,0
结点,4,3,0
结点,5,4,0
结点,6,5,0
结点,7,6,0
结点,8,1,1
结点,9,2,2
结点,10,3,3
结点,11,4,2
结点,12,5,1
单元,1,2,1,1,0,1,1,1
单元,2,3,1,1,1,1,1,1
单元,3,4,1,1,1,1,1,0
单元,4,5,1,1,0,1,1,1
单元,5,6,1,1,1,1,1,1
单元,6,7,1,1,1,1,1,0
单元,7,12,1,1,0,1,1,0
单元,12,11,1,1,0,1,1,0
单元,11,10,1,1,0,1,1,0
单元,10,9,1,1,0,1,1,0
单元,9,8,1,1,0,1,1,0
单元,8,1,1,1,0,1,1,0
单元,12,5,1,1,0,1,1,0
单元,5,11,1,1,0,1,1,0
单元,11,4,1,1,0,1,1,0
单元,4,10,1,1,0,1,1,0
单元,4,9,1,1,0,1,1,0
单元,9,3,1,1,0,1,1,0
单元,3,8,1,1,0,1,1,0
结点支承,1,2,-90,0,0
结点支承,7,1,0,0
第二篇：结构力学课程设计1
一、课程设计题目:
外伸梁在多个集中力偶载荷作用下的剪力图、弯矩图的实现。
二、课程设计要求：
① 给出相应题目的计算机编译源程序以及相应的程序说明； ② 给出相应题目的算例；
③ 结果以截图方式呈现。
三、源程序 ：（注：程序由MATLAB语言编写）
clear
L=input('输入外伸梁两支座间长度,L='); %输入格式： L1=input('输入外伸梁左端长度，L1=');
L2=input('输入外伸梁右端长度，L2=');
x=input('输入集中力偶大小,f=');
[n m]=size(x);
xf=input('集中力偶作用点,xf=');%力的坐标向量
j=input('集中力偶方向,j=');%力的夹角向量
function XQM=QMDWL(x,L1,L2,MPQ) %两端外伸梁
[n,m]=size(x);
L=x(m);
x1=[];
for i=1:m-1
x1=[x1,linspace(x(i),x(i+1),50)];
end
MM=zeros(size(x1));
QQ=zeros(size(x1));
[PN,t]=size(MPQ);
[t,n]=size(x1);
for i=1:PN
switch MPQ(i,1)
case 1
M=MPQ(i,2);
a=MPQ(i,3);
RA=-M/(L2-L1);
RB=-RA;
if a>0 & a<L
MM=QMM(n,x1,a,M,MM); end
if a==0
MM=MM+M;
end
case 2
P=MPQ(i,2);
b=MPQ(i,3);
LL=L2-L1;
bb=b-L1;
RA=P*(LL-bb)/LL;
RB=P*bb/LL;
[QQ,MM]=QMP(n,x1,L1,-RA,QQ,MM);
[QQ,MM]=QMP(n,x1,L2,-RB,QQ,MM); if b>0 & b<L
[QQ,MM]=QMP(n,x1,b,P,QQ,MM); end
if b==0
QQ=QQ-P;
MM=MM-P*x1;
end
case 3
q=MPQ(i,2);
c=MPQ(i,3);
d=MPQ(i,4);
b=(c+d)*0.5;
P=(d-c)*q;
LL=L2-L1;
bb=b-L1;
RA=P*(LL-bb)/LL;
RB=P*bb/LL;
[QQ,MM]=QMP(n,x1,L1,-RA,QQ,MM);
[QQ,MM]=QMP(n,x1,L2,-RB,QQ,MM);
[QQ,MM]=QMQ(n,x1,c,d,q,QQ,MM);
end
end
[QDX,MDX,XQM]=MAX_MIN(x1,QQ,MM);
TU_QM(x1,QQ,MM);
disp('梁的有限元分析结果')
disp('位置-----------剪力----------弯矩')
function MM=QMM(n,x1,a,M,MM) %集中力偶对弯矩贡献的子函数 for j=1:n
if x1(j)==a
n1=j;
end
end
MM(n1:n)=MM(n1:n)+M;
function [QDX,MDX,XQM]=MAX_MIN(x1,QQ,MM) %求剪力和弯矩极值的子函数
XQM=[x1',QQ',MM'];
[Qmax,i]=max(QQ);
Q1=[Qmax,x1(i)];
[Qmin,i]=min(QQ);
Q2=[Qmin,x1(i)];
[Mmax,i]=max(MM); M1=[Mmax,x1(i)];
[Mmin,i]=min(MM); M2=[Mmin,x1(i)];
disp('剪力极值及位置') QDX=[Q1;Q2]
disp('弯矩极值及位置') MDX=[M1;M2]
t1=findobj(0,'Tag','text31'); str=num2str(Q1(1)); set(t1,'String',str);
t2=findobj(0,'Tag','text39'); str=num2str(Q1(2)); set(t2,'String',str);
t3=findobj(0,'Tag','text32'); str=num2str(Q2(1)); set(t3,'String',str);
t4=findobj(0,'Tag','text40'); str=num2str(Q2(2)); set(t4,'String',str);
m1=findobj(0,'Tag','text33'); str=num2str(M1(1));
set(m1,'String',str);
m2=findobj(0,'Tag','text41');
str=num2str(M1(2));
set(m2,'String',str);
m3=findobj(0,'Tag','text34');
str=num2str(M2(1));
set(m3,'String',str);
m4=findobj(0,'Tag','text42');
str=num2str(M2(2));
set(m4,'String',str);
function TU_QM(x1,QQ,MM) %绘制剪力图和弯矩图的子函数 h1=findobj(0,'Tag','axes1');
axes(h1);
plot(x1,QQ);
grid;
title('剪力图');
xlabel('梁长x');ylabel('剪力Fs')
legend('剪力值')
h2=findobj(0,'Tag','axes2');
axes(h2);
plot(x1,MM);
grid;
title('弯矩图');
xlabel('梁长x');ylabel('弯矩M') legend('弯矩值')