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4.建筑技术白话实验室

发布时间:2021-12-02 17:51 浏览:次 来源:


建筑技术“白话”实验室

1、简介

建筑技术“白话”实验室,主要通过建筑工程技术白话原理来实现,建筑工程技术白话是通过简易设备或器具,使建筑工程中的关键术语的内部机理简单、白话、直观的体现出来,利用技术手试验段实现材料拉压弯剪扭状态的可视化,让不可见的应力场量通过实验以图像的形式直观显示,采用沙盘模型实物展示认识和实际动手操作,使学生掌握建筑构造物的力学性能、混凝土性能等各项实验以及其在工程中的应用,真正实现建筑工程技术“白话课堂”。而建筑工程技术白话中静力学、动力学是较难理解的知识点,通过力学可视化把力学复杂问题简单化。




2、静力学

(1)静力学简述

静力学(statics)是理论力学的一个分支,研究质点系受力作用时的平衡规律。平衡是指质点系相对于惯性参考系(见参考系)保持静止的状态。静力学一词是P.伐里农1725年引入的。按照研究方法,静力学可分为分析静力学和几何静力学。分析静力学研究任意质点系的平衡问题,给出质点系平衡的充分必要条件(见虚功原理)。几何静力学主要研究刚体的平衡规律,得出刚体平衡的充分必要条件,又称刚体静力学。几何静力学从静力学公理出发,通过推理得出平衡力系应满足的条件,即平衡条件;用数学方程表示,就构成平衡方程(见力系)。静力学是力学的一个分支,它主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律,以及如何建立各种力系的平衡条件,对于一般工程问题,平衡状态是以地球为参照系确定的,静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。

(2)静力学五大公理

公理一:力的平行四边形法则

作用于物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力,合力也作用于该点上,其大小和方向可用以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。


 

FR = F1 + F2

公理二:二力平衡公理

作用于同一刚体上的两个力,使刚体平衡的必要且充分条件是,这两个力的大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

公理三:作用和反作用公理(牛顿第三定律)

两物体间存在作用力反作用力,两力大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上,作用线沿同一直线。此公理概括了物体间相互作用的关系,表明作用力与反作用力成对出现,并分别作用在不同的物体上。

* 作用力与反作用力永远是成对出现;

* 已知作用力就可以知道反作用力,两者总是同时存在,又同时消失。

人在划船离岸时,常把浆向岸上撑。这就是利用了作用力和反作用力的原理。

公理四:加减平衡力系公理

在作用于刚体的任一力系上,增加或减去任意的平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用,即原力系的效应不变。此公理是研究力系等效的重要依据,由此公理可导出下列推理:

推论1: (力对刚体的可传性)作用在刚体上某点的力,可以沿着它的作用线滑移到刚体内任意点,并不改变该力对刚体的作用效果。

推论2:若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡,则它们的作用线必汇交于一点。

公理五:刚化公理

变形体在某一力系作用下处于平衡时,如将其刚化为刚体,其平衡状态保持不变。此公理提供了将变形体看作刚体的条件,将平衡的绳索刚化为刚性杆,其平衡状态不变。


  1. 静力学工程应用

1)均衡问题2)质量中心3)不同截面的影响4)弯曲5)剪切和扭转6)压力分布

7)跨度和挠度8)力的路径9)较小的内力10)屈曲11)预应力12)垂直荷载引起的结构水平运动.

3.动力学

(1)动力学简述

动力学是理论力学的分支学科,研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学的研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体。动力学的研究以牛顿运动定律为基础;牛顿运动定律的建立则以实验为依据。动力学是牛顿力学或经典力学的一部分,但自20世纪以来,动力学又常被人们理解为侧重于工程技术应用方面的一个力学分支。动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学,达朗伯原理等。以动力学为基础而发展出来的应用学科有天体力学、振动理论、运动稳定性理论、陀螺力学、外弹道学、变质量力学以及正在发展中的多刚体系统动力学等(见振动,运动稳定性,变质量体运动,多刚体系统)。


(2)动力学工程应用

1)能源交换2)摆锤系3)由振动4)共振5)阻尼6)减振7)结构振动中的人体模型



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