《工程力学专题复习》课件

《工程力学专题复习》通过全面回顾工程力学的基础知识与理论框架深入掌握关键概念与分析方法提,,升解决复杂工程问题的能力本课件将系统介绍工程力学的核心内容与最新发展趋势为学生的专业实践与未来发展奠定坚实基础,绪论工程力学概述工程力学是研究各种物体受力及其变形的科学是工程技术的基础,力学基本概念熟悉力、质量、运动等基本概念是学习工程力学的前提,力的概念力是物体受到的作用是造成物体变形或运动的原因,工程力学概述力学基础工程应用工程力学是建立在经典力学基础工程力学理论可广泛应用于各类之上的一门应用科学涉及力、工程实践中如建筑、机械、航,,运动和材料性质等基本物理概空航天等领域的结构设计和分念析学科交叉分支学科工程力学需要与数学、物理、材工程力学主要包括静力学、动力料学等相关学科知识相结合形学和材料力学三大分支每个分,,成一个多学科综合的工程科学体支均有深入细致的专业知识系力学基本概念物体外力与内力物体是力学研究的基础单元包括外力作用于物体表面内力作用于,,刚体、变形体等不同性质的物物体内部,二者构成了力学研究的体核心位移与变形应力与应变物体受到外力作用会发生位移和应力是物体内部力的密度,应变是变形这些是力学分析的基本量物体变形的度量两者之间存在确,,定的关系力的概念力的三元要素力对物体的作用力的平衡原理力由大小、方向和作用点这三种基本特征组力可以导致物体的位移、变形或旋转等运动当一个物体处于平衡状态时,作用在它上的成这三个要素共同决定了力的效应效应力的大小和方向会直接影响物体的受所有力的合力为零这是工程力学中的基本力状态原理之一力的表示向量表示分量表示极坐标表示图示表示力可以用向量表示,具有大小力也可以分解为沿坐标轴的分除了直角坐标系,力也可以在力也可以用箭头图示的方式直和方向两个属性向量表示包量分量表示更加精确地描述极坐标系下表示,用极径和极观地表达,箭头的长度代表力括力的作用点、大小和方向了力的大小和方向,有利于力角来描述力的大小和方向这的大小,箭头的方向代表力的通过向量的长度和方向,可以的计算和分析种表示方式对某些问题很有方向这种直观表示有助于理直观地描述力的性质用解力的特性静力学静力学研究物体在外力作用下达到平衡状态的力学规律它涉及力的合成与分解、平衡条件以及静定结构的分析与计算等内容几何条件定义重点考虑分析方法几何条件是指物体或结构的形状和相互位置主要包括物体的尺寸、形状、支撑位置以及通过建立合理的几何模型,可以明确确定物关系这些条件必须满足才能确保整个系统相互作用等几何特征这些都会影响力学分体或结构的几何特征为后续的力学分析奠,,,的平衡和稳定性析的结果定基础力的合成与分解合成1将多个力合并成一个等效力分解2将一个力拆解为多个力的矢量和平衡条件3合成力为零或分解力的矢量和为零力的合成是将多个力合并成一个等效力的过程力的分解则是将一个力拆解为多个力的矢量和合成与分解的关键是要满足静力学的平衡条件即合成力为零或分解力的矢量和为零这是分析结构受力状态的基础,力的平衡条件合力为零系统上的所有外力的合力必须为零才能达到平衡,合力矩为零系统上各外力的合力矩必须为零才能达到平衡,平衡条件在静力学中同时满足合力为零和合力矩为零的条件即为平衡条件,静定结构定义特点分析方法应用静定结构是指内力可由几何条•内力可唯一确定常用的静定结构分析方法有支静定结构广泛应用于土木工件和力平衡条件唯一确定的结座反力法和剖面法这些方法程、机械制造等领域,是理解•变形可由几何条件和构这种结构具有稳定的力学利用平衡条件确定内力,为进结构力学的基础力平衡确定性能,可以简单地进行力学分一步的结构设计提供依据•适用于简单结构,如析梁、杆件等挠度法剖面法1通过切割构件获得截面力再根据力与变形的关系计算结构变,形位移法2直接计算构件端部或关键点的位移再根据几何关系求出全局变,形虚功原理3应用虚功原理通过内力和外力的虚功等式得到结构变形,动力学动力学是研究物体运动及其原因的学科包括质点运动分析、机械振动、动量定,理和动能定理等重要概念这些概念在工程实践中广泛应用是掌握工程力学的,关键基本概念及定律牛顿三大定律参考坐标系12包括惯性定律、作用力与反作用力定律、加速度与力的关系研究物体运动需要选取恰当的参考坐标系,以描述物体的位定律这些基本规律描述了物体运动的基本规律置、速度和加速度等运动参数力的分类能量守恒定律34力可以分为惯性力、弹性力、摩擦力、万有引力等不同类型能量不会凭空产生或消失而是在不同形式之间转换这是理,,根据实际情况选择合适的力学模型解动力学的重要基础质点运动分析动态分析分析质点的运动形式包括位移、速度和加速度找出影响其运动,,的因素动力学方程建立质点的动力学微分方程描述其受力和运动状态的关系,解析方法运用数学分析手段求解动力学方程得到质点运动的解析表达,式机械振动自然振动受迫振动共振现象物体在受到初始扰动后自行振动的过程物体受到周期性外力作用时产生的振动当外力频率接近物体的自然频率时会产称为自然振动，其振幅和频率与物体质称为受迫振动，其振幅和频率取决于外生共振现象，振幅会大大增加，需要重量和刚度有关力特性视避免动量定理动量的概念动量定理12动量是质点质量与速度乘积，质点受力时，力的积分等于动描述了质点的运动状态量的变化量这是描述质点运动的重要定律动量守恒应用举例34在无外力作用时，质点系统的动量定理可用于分析汽车制总动量保持不变这是分析碰动、碰撞分析、火箭运动等工撞问题的基础程问题动能定理定义应用公式重要性动能定理描述了一个物体在受动能定理在机械振动分析、车动能定理的数学表达式为:系动能定理是理解和分析机械系力作用下的动能变化与外力做辆动力学、工程结构动力学等统动能变化=外力做的功这统动力过程的基础,对于工程的功之间的关系它是描述系领域广泛应用,用于计算系统一简洁的公式反映了能量守恒分析和设计至关重要它为工统动力学的基本定律之一的动能变化和外力做的功的基本定律程师提供了一个简单有效的工具材料力学材料力学是工程力学的重要分支主要研究工程材料在外力作用下的应力、应变,和变形特性这些是设计和分析工程结构、机械设备、建筑物等的基础基本概念

4.1材料力学基础知识应力与应变关系材料性能测试材料力学是研究材料在外荷载作用下的变形应力描述材料内部受力状态,应变描述材料通过实验测试,可以确定材料的抗拉强度、和应力状态的一门工程学科,涉及材料的强变形状态二者通过适当的力学关系相互联屈服强度、弹性模量等基本力学性能,为后度、刚度和稳定性掌握其基本概念是后续系,是材料力学分析的核心续设计分析提供参数依据学习的基础应力应变分析应力概念1物体表面或内部受力时产生的内部力应变概念2物体受力后发生的形变程度应力-应变关系3应力和应变之间存在特定的数学关系应力分析4确定物体内部各点的应力状态应力应变分析是材料力学的核心内容之一它研究物体内部产生的应力状态和应变状态之间的关系通过建立应力与应变之间的数学模型可以预测,物体在受力后的变形及强度情况为设计提供依据,应力应变关系应力定义应力是物体在受力下内部各微元之间相互作用的强度它描述了材料的内部状态应变定义应变是材料受力后发生的形变程度它代表物体变形的大小和状态胡克定律对于弹性变形应力与应变成正比这就是著名的胡克定律它是材料力学的基础,,平面应力状态双轴应力主应力与主应力面平面应力状态下,物体会同时受到通过数学分析可以求出主应力的两个垂直方向上的应力形成双轴大小和方向定义为主应力主应,,应力状态这种应力状态常见于力作用的截面称为主应力面薄壁结构中应力状态分析确定平面应力状态下的主应力、最大切应力及其作用方向是分析构件强度,和安全性的重要依据构件受力分析梁组件分析分析梁构件的内力分布、应力状态及变形情况确定合适的梁截面尺寸桁架分析运用受力分析方法如关节法、截面法确定桁架构件的内力及应力,,柱构件受力分析柱构件受压应力、稳定性及变形选择合适的截面尺寸,。