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工程力学教材课件

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目录

工程力学基础

壹

力学分析方法

贰

结构力学应用

叁

实验与实践

伍

动力学与振动

肆

教材课件资源

陆

工程力学基础

第一章

力学的基本概念

力是物体间相互作用的量度，分为接触力如摩擦力和非接触力如重力。

力的定义和分类

力的合成是将多个力合并为一个合力，分解则是将一个力拆分为多个分力，遵循平行四边形法则。

力的合成与分解

牛顿第一定律定义了惯性，第二定律阐述了力与加速度的关系，第三定律说明了作用力与反作用力。

牛顿三大定律

01

02

03

静力学原理

力的分解与合成

力的平衡条件

静力学中，一个物体处于平衡状态时，作用在物体上的所有力和力矩必须相互抵消。

通过力的分解与合成原理，可以将复杂力系统简化为更易于分析的基本力形式。

力的传递特性

静力学中，力可以通过刚体传递而不改变其大小和方向，这是静力学分析的基础之一。

材料力学性质

弹性模量是衡量材料抵抗形变能力的重要参数，如钢的弹性模量远高于木材。

弹性模量

01

屈服强度指材料开始发生塑性变形时的应力极限，例如铝合金在特定载荷下会发生屈服。

屈服强度

02

断裂韧性衡量材料抵抗裂纹扩展的能力，如高强度钢在承受冲击时表现出较高的断裂韧性。

断裂韧性

03

材料力学性质

疲劳极限

疲劳极限是指材料能够承受无限次循环载荷而不发生疲劳破坏的最大应力，例如钛合金在航空领域中的应用。

硬度

硬度是材料表面抵抗其他硬物压入的能力，如淬火后的钢硬度显著高于未处理的钢。

力学分析方法

第二章

力系的简化

通过合成与分解，可以将复杂的力系简化为更易于分析的基本力，如拉力、压力等。

力的合成与分解

利用力矩平衡原理，可以将多个力的作用效果简化为一个力矩，便于计算和理解。

力矩的概念应用

等效力系是指在相同作用效果下，可以替代原力系的简化力系，简化计算过程。

等效力系的确定

力的平衡条件

静力平衡要求物体所受的外力和力矩之和为零，确保物体处于静止或匀速直线运动状态。

静力平衡条件

01

02

刚体平衡方程是力的平衡条件的数学表达，包括三个力的平衡方程和三个力矩的平衡方程。

刚体平衡方程

03

在分析力的平衡时，需要将力分解到合适的坐标轴上，并利用合成原理来简化计算过程。

力的分解与合成

应力与应变分析

应力是物体内部单位面积上的内力，分为正应力、剪应力等，是力学分析的基础。

应力的定义和分类

应变是物体形变与原始尺寸的比值，通过应变片等传感器可以精确测量材料的应变情况。

应变的概念及其测量

胡克定律描述了弹性范围内应力与应变的线性关系，是材料力学分析中不可或缺的理论基础。

胡克定律的应用

通过绘制应力-应变曲线，可以了解材料的弹性模量、屈服强度等重要力学性能参数。

应力-应变曲线分析

结构力学应用

第三章

梁与柱的受力分析

通过简支梁和悬臂梁的案例，介绍如何计算不同载荷下的弯矩和剪力分布。

梁的弯矩和剪力分析

01

分析不同支撑条件下的柱子，如固定端柱和自由端柱，以及它们的轴力和稳定性问题。

柱的轴力和稳定性分析

02

探讨梁与柱组合结构在实际工程中的应用，如框架结构，以及它们的受力传递机制。

梁柱组合结构的受力特点

03

结构稳定性问题

临界载荷分析

通过分析结构在不同载荷下的响应，确定临界载荷，以预防结构失稳。

屈曲现象研究

研究柱子等细长结构在压缩载荷作用下的屈曲行为，防止突然失稳。

稳定性设计准则

介绍在结构设计中如何应用稳定性准则，确保结构在各种工况下的安全。

力学在设计中的应用

力学原理在桥梁设计中至关重要，如使用静力学分析确保桥梁结构的稳定性和承载力。

桥梁设计

在机械设计中，力学分析帮助工程师确定零件的尺寸和形状，以承受预期的载荷和应力。

机械零件设计

通过应用材料力学和结构力学，设计师可以优化建筑结构，减少材料使用同时保证安全性。

建筑结构优化

动力学与振动

第四章

运动学基础

介绍物体在直线或曲线路径上位置变化的基本概念，以及速度和加速度的定义和计算方法。

位移、速度和加速度

讲解如何根据物体的运动情况建立运动方程，包括匀速直线运动、变速直线运动和圆周运动等。

运动方程的建立

分析不同参考系下物体运动状态的变化，例如相对速度和相对加速度的计算。

相对运动分析

探讨在实际工程问题中，运动学约束条件如何影响物体的运动，例如滑轮、齿轮等机构的运动限制。

运动学约束条件

动力学方程建立

通过牛顿第二定律，可以建立物体运动的基本方程，如F=ma，用于分析力与加速度的关系。

牛顿第二定律的应用

动量守恒定律用于分析碰撞和爆炸等动力学问题，通过动量守恒方程来描述系统的运动状态。

动量守恒定律

能量守恒定律是动力学方程建立的重要原则，它帮助我们理解系统能量转换和守恒的规律。

能量守恒定律

振动理论与实例

简谐振动的基本概念

简谐振动