謝菲爾德大學土木工程課程輔導之結(jié)構(gòu)分析

土木工程處于改善我們生活方式的最前沿。無論是提供使我們?nèi)粘Ｉ铐樌M行的設(shè)施(從公路和鐵路到清潔水供應(yīng))，還是努力滿足社會在可持續(xù)發(fā)展、可再生能源和氣候變化領(lǐng)域不斷變化的需求，你將幫助創(chuàng)造和保護我們生活的世界。

一、課程概述

在前兩年，你將從分析和設(shè)計的角度專注于結(jié)構(gòu)工程、水利基礎(chǔ)設(shè)施工程、流體力學和巖土力學的核心學科。

課程的后半部分將讓你專注于更專業(yè)和更先進的水工程領(lǐng)域，例如海岸工程、地下水工程、流體動力學、洪水風險、可持續(xù)排水和水資源。你還將開發(fā)并開展一個研究項目。

在最后一年，你將花費整個學期進行集成設(shè)計項目。該項目鼓勵你根據(jù)謝菲爾德的真實地點制定整個城市復(fù)興項目的計劃，大規(guī)模地釋放你的創(chuàng)造力。你將研究新的設(shè)計方法和建筑材料，同時開發(fā)詳細設(shè)計，例如優(yōu)雅的橋梁、可持續(xù)且環(huán)境敏感的多層建筑或最先進的體育場館。它將為你提供寶貴的項目經(jīng)驗，并讓你了解你在職業(yè)生涯中可能遇到的問題。

二、什么是結(jié)構(gòu)分析?

結(jié)構(gòu)分析是計算和確定荷載和內(nèi)力對結(jié)構(gòu)、建筑物或物體的影響。結(jié)構(gòu)分析對于土木工程師充分了解荷載路徑和荷載對結(jié)構(gòu)的影響尤為重要。它使工程師和設(shè)計師能夠確保設(shè)備或結(jié)構(gòu)安全地承受預(yù)期荷載。結(jié)構(gòu)分析可在設(shè)計、測試或施工后進行，通常會考慮到所用材料、結(jié)構(gòu)的幾何形狀和所施加的載荷。

結(jié)構(gòu)分析通常檢查單個結(jié)構(gòu)元件及其所承受的力。結(jié)構(gòu)工程師將檢查梁、板、纜和墻的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。所有這些構(gòu)件都受到風荷載、自重(如自重)和自重(如人或車輛)等力的作用。因此，工程師必須檢查每個構(gòu)件在這些荷載作用下的表現(xiàn)。這就是靜強度分析的主要目的。

三、結(jié)構(gòu)分析的方法

1.手工計算

簡單的手工計算是評估簡單結(jié)構(gòu)上簡單力的影響的一種非?？焖俸啽愕姆椒ā＠纾嬎闼搅荷系膹澗?。這種 "封套后 "計算是土木工程中的常見做法，適用于那些不想花費大量時間設(shè)計結(jié)構(gòu)，而只想知道梁在荷載作用下的大致受力情況的人。我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計指南中有一些關(guān)于如何使用手工計算進行簡單結(jié)構(gòu)分析的精彩教程。

2.有限元分析

有限元分析(FEA)是一種復(fù)雜的數(shù)值方法，用于解決涉及許多變量輸入的復(fù)雜問題，如邊界條件、應(yīng)用載荷和框架類型。與手工計算相比，有限元分析是一種更復(fù)雜但更精確的結(jié)構(gòu)分析方法。有限元分析要求將結(jié)構(gòu)分解成較小的部分(或元素)，對其進行單獨評估，以獲得更精確的估算解。這可能是一個極其困難和耗時的設(shè)置和實施過程。有限元分析模型通常由數(shù)千個輸入矩陣組成，幾乎不可能通過人工計算進行評估。然而，有限元分析是一種高效、準確的結(jié)構(gòu)分析方法，是大多數(shù)結(jié)構(gòu)分析程序的支柱。

3.結(jié)構(gòu)分析軟件

有許多結(jié)構(gòu)分析程序可以進行精確的有限元分析計算，而無需手動設(shè)置復(fù)雜的過程。它允許用戶評估點荷載、彎矩和分布荷載對結(jié)構(gòu)或設(shè)計的影響，這種方法，應(yīng)用廣泛，精度高，計算時間短，然而它的一些缺點是難以使用或價格昂貴。

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