工程力學(xué)教材課件

工程力學(xué)教材課件日期：}演講人：目錄01工程力學(xué)概述02力學(xué)基礎(chǔ)理論03材料力學(xué)基礎(chǔ)04結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)05運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析06實(shí)驗(yàn)方法與技能培養(yǎng)工程力學(xué)概述01工程力學(xué)是技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，主要研究物體在力和運(yùn)動(dòng)作用下的規(guī)律。定義力學(xué)知識(shí)最早起源于對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)，古希臘阿基米德奠定靜力學(xué)基礎(chǔ)，歐洲文藝復(fù)興時(shí)期逐漸認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系。發(fā)展歷程定義與發(fā)展歷程工程力學(xué)是連接理論與實(shí)際的橋梁，能夠解決工程實(shí)際問題，提高工程效率和質(zhì)量。解決工程實(shí)際問題通過工程力學(xué)分析和計(jì)算，可以預(yù)測結(jié)構(gòu)在受力情況下的變形和破壞，從而保障工程安全。保障工程安全工程力學(xué)是工程技術(shù)發(fā)展的重要支撐，為工程設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)依據(jù)。推動(dòng)工程技術(shù)發(fā)展工程力學(xué)的重要性010203航空航天在航空航天領(lǐng)域，工程力學(xué)用于飛行器設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析等方面，確保飛行器的安全性和穩(wěn)定性。土木工程在土木工程領(lǐng)域，工程力學(xué)廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、道路等工程的設(shè)計(jì)、施工和檢測。機(jī)械工程在機(jī)械工程中，工程力學(xué)主要用于分析機(jī)械部件的受力情況，優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械性能。工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域力學(xué)基礎(chǔ)理論02力是物體之間的相互作用，是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。力的定義力的基本概念與分類按照力的性質(zhì)可分為重力、彈力、摩擦力等；按照力的作用效果可分為拉力、壓力、支持力等。力的分類大小、方向、作用點(diǎn)。力的三要素力的合成將一個(gè)力分解為兩個(gè)或更多個(gè)分力，這些分力共同作用效果與原力相同。力的分解合成與分解的法則平行四邊形法則和三角形法則。當(dāng)多個(gè)力同時(shí)作用于一個(gè)物體時(shí)，它們可以等效為一個(gè)力，這個(gè)力稱為這些力的合力。力的合成與分解原理01平衡狀態(tài)物體在受到多個(gè)力作用時(shí)，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。平衡條件及應(yīng)用02平衡條件物體所受合力為零，即力的平衡條件。03平衡的應(yīng)用在建筑、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域，平衡條件被廣泛應(yīng)用，如橋梁的穩(wěn)定性分析、機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。材料力學(xué)基礎(chǔ)03應(yīng)力狀態(tài)分類根據(jù)應(yīng)力方向與應(yīng)變方向的關(guān)系，可分為正應(yīng)力和剪應(yīng)力；根據(jù)應(yīng)力分布的均勻性，可分為均勻應(yīng)力和非均勻應(yīng)力。應(yīng)力定義物體由于外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。應(yīng)變定義物體在受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生形狀或尺寸的改變，這種改變稱為應(yīng)變。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即胡克定律。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系概述彈性模量與泊松比概念彈性模量定義單向應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力除以該方向的應(yīng)變，反映材料抵抗變形的能力。彈性模量物理意義彈性模量越大，材料越難發(fā)生形變，即剛度越大。泊松比定義橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的比值，反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。泊松比取值范圍對(duì)于各向同性材料，泊松比是一個(gè)常數(shù)，且泊松比的值在0到0.5之間。強(qiáng)度定義材料在受到外力作用時(shí)，抵抗破壞的能力。剛度定義材料在受到外力作用時(shí)，保持原有形狀和尺寸不變的能力。強(qiáng)度與剛度的關(guān)系強(qiáng)度高的材料不一定剛度大，剛度大的材料也不一定強(qiáng)度高。強(qiáng)度與剛度的應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)形式，以滿足強(qiáng)度和剛度的要求。例如，對(duì)于需要承受較大拉力的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇抗拉強(qiáng)度高的材料；對(duì)于需要保持形狀和尺寸穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇剛度大的材料。材料的強(qiáng)度與剛度特性結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)04結(jié)構(gòu)在受到外部載荷作用后，能保持原有形狀和平衡狀態(tài)的性質(zhì)。穩(wěn)定性概念根據(jù)結(jié)構(gòu)受力分析和變形情況，采用靜力或動(dòng)力方法判定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。穩(wěn)定性判定方法結(jié)構(gòu)形狀、截面尺寸、材料性能、支承條件等。穩(wěn)定性影響因素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原理及判定方法010203結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)概念介紹動(dòng)力學(xué)基本概念描述結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)，如位移、速度、加速度等。建立動(dòng)力學(xué)模型，通過求解動(dòng)力方程來研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)。動(dòng)力學(xué)研究方法質(zhì)量、剛度、阻尼等，對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性有重要影響。動(dòng)力學(xué)參數(shù)支座反力及內(nèi)力與外力之間存在確定關(guān)系，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。靜定結(jié)構(gòu)支座反力及內(nèi)力與外力之間不存在確定關(guān)系，需考慮變形協(xié)調(diào)條件。超靜定結(jié)構(gòu)梁、板、殼、架等，各具特點(diǎn)且適用于不同工程領(lǐng)域。常見結(jié)構(gòu)形式常見結(jié)構(gòu)類型及其特點(diǎn)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析05質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本概念描述質(zhì)點(diǎn)位置、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)量。剛體運(yùn)動(dòng)的基本形式平移、旋轉(zhuǎn)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)。剛體平面運(yùn)動(dòng)的分析方法基點(diǎn)法、速度瞬心法和相對(duì)運(yùn)動(dòng)法。剛體空間運(yùn)動(dòng)的描述旋轉(zhuǎn)張量、角速度、角加速度等。牛頓運(yùn)動(dòng)定律在工程力學(xué)中的應(yīng)用牛頓第一定律（慣性定律）01物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)稱為慣性，是力學(xué)的基本定律之一。牛頓第二定律（動(dòng)力學(xué)基本方程）02物體所受合外力與其質(zhì)量及加速度成正比，方向與加速度方向相同。牛頓第三定律（作用與反作用定律）03兩個(gè)相互作用的物體，其相互作用力大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。平衡條件與平衡方程04物體在靜力或動(dòng)力作用下保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)稱為平衡，根據(jù)平衡條件可列平衡方程求解未知數(shù)。動(dòng)量定理動(dòng)能定理物體動(dòng)量的變化等于作用在其上的合外力的沖量，即力在時(shí)間上的累積效應(yīng)。外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量，是能量轉(zhuǎn)化和守恒在力學(xué)中的體現(xiàn)。動(dòng)量定理、動(dòng)能定理及功率方程功率方程描述力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，即力的功率與速度和力的方向之間的關(guān)系。功能原理與機(jī)械能守恒功能原理揭示了力做功與能量轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系，機(jī)械能守恒則是能量守恒在機(jī)械系統(tǒng)中的一種表現(xiàn)形式。實(shí)驗(yàn)方法與技能培養(yǎng)06明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)工程力學(xué)課程要求，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解所需?yàn)證的理論或解決的實(shí)際問題。確定實(shí)驗(yàn)方案根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)材料，制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢查和調(diào)試，確保設(shè)備正常運(yùn)行；準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需材料和工具；對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)控制，以減少干擾因素。實(shí)驗(yàn)操作與記錄按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及時(shí)準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與理論預(yù)期進(jìn)行比較，分析誤差原因。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則與步驟0102030405常用實(shí)驗(yàn)儀器介紹及使用技巧電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要用于材料力學(xué)性能測試，如拉伸、壓縮、彎曲等，具有精度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)用于測定材料的扭轉(zhuǎn)性能，如扭矩、轉(zhuǎn)角等，常用于研究材料的塑性變形和斷裂特性。振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)用于模擬實(shí)際工程中的振動(dòng)環(huán)境，可對(duì)結(jié)構(gòu)或部件進(jìn)行振動(dòng)測試和分析，評(píng)估其抗振性能。應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)通過測量試樣在受力過程中的應(yīng)變變化，計(jì)算應(yīng)力值，從而了解材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。數(shù)據(jù)可視化利用圖表、曲線等方式直觀展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，便于理解和分析；通