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自考工程力学课件
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目录
壹
工程力学基础
贰
力学分析方法
叁
工程力学应用
肆
力学实验与实践
伍
自考工程力学复习
陆
课件资源与支持
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
01
牛顿第一定律定义了惯性，第二定律解释了力与加速度的关系，第三定律阐述了作用力与反作用力。
牛顿三大定律
02
力学的基本概念
力的合成与分解
多个力作用于同一物体时，可以合成一个合力；一个力也可以分解为多个分力，遵循平行四边形法则。
力矩和转动平衡
力矩是力与力臂的乘积，描述了力使物体转动的效果；转动平衡指物体在力矩作用下保持静止或匀速转动状态。
静力学基础
在静力学中，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。
力的平衡条件
01
02
静力学研究力的分解与合成，通过向量分析，可以将复杂力系统简化为更易于分析的形式。
力的分解与合成
03
力系简化是将多个力合并为一个等效的单一力，便于计算物体的受力情况和平衡状态。
力系的简化
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的应力极限，例如铝合金在特定条件下屈服强度会降低。
屈服强度
02
断裂韧性表征材料抵抗裂纹扩展的能力，如高强度钢的断裂韧性通常比普通钢要高。
断裂韧性
03
疲劳极限是指材料能承受的循环应力的最大值，不引起疲劳破坏，例如航空用钛合金的疲劳极限很高。
疲劳极限
04
力学分析方法
第二章
力系简化与平衡
在工程力学中，通过力的合成与分解，可以将复杂的力系简化为更易于分析的基本力系。
力的合成与分解
01
力矩的计算对于确定物体是否处于平衡状态至关重要，平衡条件是力系分析的基础。
力矩与平衡条件
02
刚体平衡方程是分析力系平衡状态的数学表达，包括力的平衡和力矩的平衡两个方面。
刚体的平衡方程
03
弯曲应力分析
纯弯曲情况下，梁的上下表面分别承受最大拉应力和压应力，中间部分应力为零。
纯弯曲理论
根据材料力学原理，弯曲应力的计算公式为σ=M*y/I，其中M为弯矩，y为距离中性轴的距离，I为截面惯性矩。
弯曲应力的计算公式
在弯曲应力分析中，中性轴是梁截面上应力为零的轴线，是分析弯曲应力的关键。
中性轴概念
扭转与剪切力分析
在工程中，通过扭矩公式T=J*α计算扭转力矩，其中J为截面的极惯性矩，α为角加速度。
01
扭转力矩的计算
分析梁的受力情况时，通过剪力图来确定任意截面上的剪切力大小和方向。
02
剪切力的确定
扭转时，截面上各点的应力分布不均，需通过圣维南原理计算各点的扭转应力。
03
扭转应力的分析
剪切力会导致结构产生剪切变形，分析时需考虑其对结构强度和稳定性的影响。
04
剪切力对结构的影响
在复杂载荷作用下，需综合考虑扭转和剪切力对构件的影响，确保结构设计的安全性。
05
扭转与剪切力的综合分析
工程力学应用
第三章
结构力学应用
工程师利用结构力学原理对桥梁进行设计和分析，确保其承载力和稳定性，如金门大桥的设计。
桥梁设计分析
在设计摩天大楼时，结构力学用于计算风载、地震等外力对建筑的影响，确保建筑安全，例如迪拜塔的结构设计。
高层建筑结构计算
结构力学应用
机械零件强度评估
通过结构力学分析，工程师可以评估机械零件在不同载荷下的强度和耐久性，如汽车发动机的连杆设计。
土木工程结构优化
结构力学在土木工程中用于优化结构设计，减少材料使用同时保证结构安全，例如斜拉桥的索力分布优化。
机械设计中的力学
在机械设计中，对零件进行受力分析是基础，确保结构在各种工况下的稳定性和安全性。
受力分析
选择合适的材料，考虑其力学性能如强度、刚度和韧性，对机械设计至关重要。
材料力学性能
机械部件在循环载荷作用下可能出现疲劳，进行断裂力学分析以预防潜在的失效。
疲劳与断裂分析
利用动力学仿真软件模拟机械运动，优化设计，减少实际测试中的风险和成本。
动力学仿真
土木工程力学问题
桥梁结构分析
隧道施工力学问题
地基承载力计算
高层建筑抗震设计
分析桥梁在不同载荷下的受力情况，确保结构安全与耐久性，如金门大桥的风载荷研究。
研究高层建筑在地震作用下的动力响应，制定有效的抗震措施，例如台北101的抗震设计。
计算地基承载力，确保建筑物基础稳定，如迪拜塔的地基工程力学计算。
解决隧道开挖过程中的力学稳定性问题，如日本青函隧道的施工力学挑战。
力学实验与实践
第四章
实验室设备介绍
01
用于测定材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能，是工程力学实验中不可或缺的设备。
02
通过激光或光栅技术，精确测量物体的位移、变形，广泛应用于应力应变分析。
03
捕捉高速运动物体的瞬间
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