工程力學(xué)課件

工程力學(xué)ppt課件(重慶大學(xué)版)2023REPORTING引言工程力學(xué)基礎(chǔ)知識材料力學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)靜力學(xué)分析動(dòng)力學(xué)分析工程力學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展目錄CATALOGUE2023PART01引言2023REPORTING02030401課程簡介課程名稱：工程力學(xué)適用專業(yè)：土木工程、機(jī)械工程、航空航天工程等課程性質(zhì)：必修或選修授課單位：重慶大學(xué)工程力學(xué)系學(xué)習(xí)目標(biāo)01掌握工程力學(xué)的基本概念、原理和方法。02能夠運(yùn)用工程力學(xué)知識解決實(shí)際工程問題。培養(yǎng)分析和解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。03PART02工程力學(xué)基礎(chǔ)知識2023REPORTING力是一個(gè)物體對另一個(gè)物體的作用，用實(shí)線段表示，并標(biāo)注其大小和方向。力的定義與表示力的三要素力的性質(zhì)力的大小、方向和作用點(diǎn)是決定力作用效果的三個(gè)要素。力的可傳遞性、矢量性、同體性和獨(dú)立性。030201力的概念與性質(zhì)剛體在力的作用下，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，則稱該剛體處于平衡狀態(tài)。平衡的概念對于一個(gè)剛體系統(tǒng)，如果它在三個(gè)非共線力作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力的矢量和為零。平衡條件力對點(diǎn)之矩矢量等于該力使該點(diǎn)繞該矢量軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。力矩與力矩平衡剛體的平衡03胡克定律在彈性限度內(nèi)，物體的應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比例系數(shù)稱為彈性模量或楊氏模量。01彈性力學(xué)的基本假設(shè)物體是連續(xù)的、完全彈性且各向同性的。02應(yīng)力與應(yīng)變在物體內(nèi)部某點(diǎn)處，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力；物體受力后，其幾何形狀和尺寸發(fā)生改變，稱為應(yīng)變。彈性力學(xué)基礎(chǔ)PART03材料力學(xué)2023REPORTING0102材料的基本性質(zhì)材料的基本性質(zhì)包括密度、彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)等，這些性質(zhì)決定了材料在外力作用下的行為和響應(yīng)。了解材料的基本性質(zhì)是研究材料力學(xué)的基礎(chǔ)。拉伸與壓縮拉伸與壓縮是材料力學(xué)中研究材料在軸向拉力和壓力作用下的行為的分支學(xué)科。拉伸與壓縮主要研究材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，包括彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮斷裂階段，以及相關(guān)應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度條件等。彎曲與扭轉(zhuǎn)是研究材料在彎曲和旋轉(zhuǎn)力矩作用下的行為的分支學(xué)科。彎曲主要研究梁的彎曲變形和應(yīng)力分布，包括剪力和彎矩的計(jì)算；扭轉(zhuǎn)主要研究圓軸在扭矩作用下的應(yīng)力與變形，以及扭矩的計(jì)算和強(qiáng)度條件。彎曲與扭轉(zhuǎn)材料的失效與強(qiáng)度是研究材料在載荷作用下發(fā)生失效的規(guī)律和強(qiáng)度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)科。材料的失效主要分為韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂和蠕變斷裂等類型；強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等，這些標(biāo)準(zhǔn)為工程設(shè)計(jì)和選材提供了依據(jù)。材料的失效與強(qiáng)度PART04動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2023REPORTING描述質(zhì)點(diǎn)在空間中的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括位移、速度和加速度等概念。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究剛體（無變形的固體）在空間中的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)等。剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)動(dòng)量描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，等于質(zhì)量與速度的乘積。動(dòng)量矩描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，等于對轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的乘積。動(dòng)能描述物體運(yùn)動(dòng)能量的物理量，等于質(zhì)量與速度平方的一半的乘積。動(dòng)量、動(dòng)量矩和動(dòng)能牛頓第二定律物體加速度的大小與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)或系統(tǒng)的動(dòng)量的變化率等于作用力與時(shí)間的乘積。動(dòng)量矩定理剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變化率等于作用力矩與時(shí)間的乘積。動(dòng)力學(xué)基本定理PART05靜力學(xué)分析2023REPORTING靜力學(xué)是研究物體在力作用下處于平衡狀態(tài)的科學(xué)。平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。靜力學(xué)的概念一個(gè)剛體受到兩個(gè)力的作用，如果這兩個(gè)力大小相等、方向相反且作用在同一直線上，則剛體處于平衡狀態(tài)。二力平衡原理一個(gè)剛體在三個(gè)不平行的力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力必共面且匯交于一點(diǎn)。三力平衡定理通過剛體傳遞的力在桿的兩端產(chǎn)生大小相等、方向相反的效應(yīng)。力的可傳遞性靜力學(xué)的概念與原理通過建立物體的平衡方程來求解未知力的方法。解析法通過作力的平行四邊形或三角形來求解未知力的方法。圖解法利用虛位移原理，通過假設(shè)一些不會實(shí)際發(fā)生的虛位移來求解未知力的方法。虛位移法研究剛體在受到擾動(dòng)后恢復(fù)平衡的能力。剛體平衡的穩(wěn)定性分析靜力分析的方法橋梁和建筑物的設(shè)計(jì)通過靜力學(xué)分析，確定橋梁和建筑物的各個(gè)部件所受的力和力矩，以確保其安全性和穩(wěn)定性。車輛設(shè)計(jì)車輛設(shè)計(jì)過程中，需要利用靜力學(xué)分析來確定車輛各部件的受力情況，以優(yōu)化車輛的性能和安全性。重型機(jī)械的設(shè)計(jì)重型機(jī)械如起重機(jī)、挖掘機(jī)等的設(shè)計(jì)中，需要利用靜力學(xué)分析來確定各部件的受力情況，以確保機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全性。航空航天設(shè)計(jì)在航空航天設(shè)計(jì)中，靜力學(xué)分析用于確定飛行器各部件的受力情況，以確保飛行器的安全性和穩(wěn)定性。靜力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例PART06動(dòng)力學(xué)分析2023REPORTING描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的規(guī)律，包括質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。動(dòng)力學(xué)的基本概念物體加速度的大小與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，方向與作用力方向相同。牛頓第二定律物體動(dòng)量的變化等于作用力與時(shí)間的乘積。動(dòng)量定理物體動(dòng)能的變化等于合外力所做的功。動(dòng)能定理動(dòng)力學(xué)的概念與原理牛頓運(yùn)動(dòng)定律法根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合已知的運(yùn)動(dòng)條件，求解未知的力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)量定理法根據(jù)動(dòng)量定理，結(jié)合已知的運(yùn)動(dòng)條件，求解未知的力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)能定理法根據(jù)動(dòng)能定理，結(jié)合已知的運(yùn)動(dòng)條件，求解未知的力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)力學(xué)分析的方法030201火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力通過反作用力使火箭加速上升，利用了牛頓第三定律。火箭發(fā)射汽車剎車時(shí)，地面摩擦力使汽車減速，直至停止，利用了牛頓第二定律和動(dòng)能定理。汽車制動(dòng)橋梁在風(fēng)載或地震作用下會產(chǎn)生振動(dòng)，需要利用動(dòng)力學(xué)分析方法進(jìn)行抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)。橋梁振動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析的應(yīng)用實(shí)例PART07工程力學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展2023REPORTING工程力學(xué)在建筑設(shè)計(jì)、施工和結(jié)構(gòu)分析中發(fā)揮著重要作用，確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性。建筑領(lǐng)域機(jī)械工程航空航天交通運(yùn)輸在機(jī)械設(shè)計(jì)中，工程力學(xué)用于分析機(jī)器部件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，優(yōu)化設(shè)計(jì)。飛機(jī)和航天器的設(shè)計(jì)和制造過程中，工程力學(xué)為飛行器結(jié)構(gòu)提供必要的支撐和保護(hù)。在車輛、船舶和鐵路設(shè)計(jì)中，工程力學(xué)用于分析載體的動(dòng)力學(xué)性能和安全性。工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)值模擬與仿真隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)值模擬和仿真在工程力學(xué)中越來越重要，能夠更精確地預(yù)測和分析結(jié)構(gòu)性能。多學(xué)科交叉工程力學(xué)與材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的交叉融合，推動(dòng)了工程力學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。智能化與自動(dòng)化人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)在工程力學(xué)中的應(yīng)用，提高了結(jié)構(gòu)分析的效率和精度。工程力學(xué)的發(fā)展趨勢123隨著新材料和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，工程力學(xué)將面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，需要不