工程力学基础第1章　绪论.pptx

新编工程力学基础第1章　绪论第2章　静力学的基本概念和受力分析第3章　力系的静力等效和简化第4章　刚体和刚体系统的平衡第5章　杆件内力分析第6章　工程材料的基本力学性能第7章　简单情形下的强度和变形分析第8章　应力、应变和应力应变关系第9章　圆轴和梁的强度分析第10章　圆轴和梁的刚度分析第11章　弹性稳定性和压杆分析第12章 动载荷第13章 运动分析概论第14章 运动分析的合成法第1章　绪论第一节　力学与工程第二节　工程力学的基本研究方法第一节　力学与工程一、力学与工程的关系二、工程里学的研究内容和任务一、力学与工程的关系力学是研究物体宏观机械运动规律的科学。机械运动是指物体的空间位置随时间的变化，它是物体运动最基本的形式。固体的移动和变形、气体和液体的流动都属于机械运动。力是物体之间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由力引起的。力学，可以说是运动与力的科学。力学涉及工程的各个领域，如机械工程、土木工程和交通工程等二、工程里学的研究内容和任务（一）工程力学（二）工程构件及其失效（三）工程力学的任务（一）工程力学一般来说，工程力学包含以下几部分：静力学，材料力学，运动学，动力学。（1）静力学研究构件的受力和平衡规律，确定物体上作用有哪些力，以及这些力之间的关系。（2）材料力学主要研究构件在静载荷作用下的变形和破坏的规律，即研究变形构件内部将产生哪些力，以及当这些力超过一定限度时，构件将丧失哪些正常功能。（3）运动学主要研究构件的运动规律。（4）动力学则研究构件的运动与作用在其上的力的相互关系。（二）工程构件及其失效工程构件的形状多种多样，但可概括成四种类型：杆、板、壳和块体。（1）杆是长度远大于横截面尺寸的细长构件（图1-1）。杆横截面中心的连线称为轴线，轴线为直线者称为直杆（图1-1a）；轴线为曲线者称为曲杆（图1-1b）。所有横截面的形状和大小均相同者称为等截面杆。横截面的壁厚比高和宽小得多的杆称为薄壁杆，如各种型钢（图1-1c）。工程中常见的梁、柱和轴等均属杆类构件。图1-1（二）工程构件及其失效图1-1　（二）工程构件及其失效（2）板和壳则是厚度远小于另外两个方向尺寸的薄壁构件。平分厚度的面称为中面，板的中面为平面（图1-2a），壳的中面为曲面（1-2b）。板式家具就由板组装而成，穹形屋顶、压力容器和管通等均属于壳类构件。（3）块体是三个方向的尺寸同属一个数量级的构件（图1-2c）。（二）工程构件及其失效图1-2　（二）工程构件及其失效构件的失效形式很多，工程力学范畴内的失效通常分为三类：强度、刚度和稳定性失效。（1）强度失效指构件发生不可恢复的变形（塑性变形）或断裂，如钢缆承载过大变长变细，甚至断裂；起重机吊环断裂（图1-3）；高压容器和管道在压力过大时爆裂。建筑结构开裂还将导致雨水渗入，使钢筋生锈，并影响建筑外观。（2）刚度失效指构件发生过大的弹性变形，如电动机转轴变形过大会导致轴承的不均匀磨损，甚至会使转子与定子相撞（图1-4）；摇臂钻床工作时，立柱变形过大将导致钻孔不正而影响加工精度，并使钻床振动加剧，影响孔的表面粗糙度（图1-5）；建筑结构变形过大会使脆性装修层开裂或使门窗卡住。（二）工程构件及其失效（3）稳定性失效是指构件平衡形式发生突变，如内燃机中的挺杆和液压缸中的活塞杆在轴向受压过大时会突然弯曲（图1-6和图1-7），对于这类构件，为了能正常工作就必须保持直线的平衡形式；潜艇下潜过深会由于极大的水压使艇身（薄壳）突然被压扁，导致沉没。（二）工程构件及其失效图1-3　（二）工程构件及其失效图1-4　（二）工程构件及其失效图1-5　（二）工程构件及其失效图1-6　（二）工程构件及其失效图1-7　（三）工程力学的任务强度是构件抵抗断裂和塑性破坏的能力，刚度是构件抵抗变形的能力；稳定性是构件保持原来的平衡形式不发生突变的能力。工程上要求结构或构件有足够的承载能力，就是指强度、刚度和稳定性三方面性能的综合要求得到满足。构件的强度、刚度和稳定性与构件的材料、截面形状和尺寸，以及所受的载荷密切相关。一般说来，选用优质材料和加大构件尺寸可以提高构件在给定载荷下工作的安全性，但这就增加了制造成本，故安全性和经济性是相互矛盾的。工程设计的任务就是为构件选择适当的材料，确定合理的形状和尺寸，保证构件具有足够的承载能力，在确定的载荷作用下正常工作而不破坏；同时，还应该是经济的。（三）工程力学的任务对于某些构件，则有相反的要求，如为了保证机械设备不超载，要求安全销在达到规定值时立即剪断；车辆的缓冲弹簧则要求较低的刚度以达到更好的减振效果，为此需要：（1）分析并确定构件所受各种外力的大小、方向和作用位置。（2）研究在外力作用下构件内部的受力状况，以及变形和失效的规律。（3）提出保证构件具