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结构力学是固体力学的一个分支,主要研究工程结构在受到外载荷作用下的受力、传力规律,以及如何进行结构优化。工程结构指的是能够承受和传递外载荷的系统,如梁、板、柱、壳及其组合体,例如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。结构力学的研究内容包括:
结构的组成规则;
结构在不同效应(如外力、温度效应、施工误差及支座变形等)作用下的响应;
内力(如轴力、剪力、弯矩、扭矩)的计算;
位移(如线位移、角位移)的计算;
结构在动力荷载作用下的动力响应(如自振周期、振型)的计算。
结构力学通常使用能量法、力法、位移法等方法进行分析,其中位移法衍生出的矩阵位移法进一步发展为有限元法,成为利用计算机进行结构计算的理论基础。
结构设计不仅要确保结构的强度和刚度,还需考虑经济性,如用料节省和重量减轻,这在航空、建筑等领域尤为重要。
结构力学分为狭义结构力学、广义结构力学和现代结构力学,其研究内容广泛,涉及静力学和动力学等多个方面。