上海理工大学黄海霞课件

上海理工大学黄海霞课程欢迎来到黄海霞老师的精彩课程！本课程旨在为学生提供扎实的理论基础和丰富的实践经验，培养具备创新精神和解决实际问题能力的卓越工程师通过本课程的学习，您将掌握工程伦理、材料力学、结构力学等核心知识，并能运用等软件进行工程分析和设计让我们一起开启这段知识之旅，为ANSYS未来的工程事业奠定坚实的基础课程目标培养未来卓越工程师知识目标能力目标素质目标掌握工程伦理、材料力学、结构力学等具备运用所学知识分析和解决实际工程培养学生的工程伦理意识和社会责任核心知识体系，理解基本概念和原理，问题的能力，能够进行结构力学分析、感，使其在工程实践中能够遵守伦理规为工程实践奠定坚实的理论基础杆件受力分析、梁的弯曲分析等，为工范，关注可持续发展，为社会进步做出程设计提供可靠的依据贡献同时，培养创新精神和团队合作能力，为未来的工程创新奠定基础课程内容概述理论与实践相结合理论基础软件应用工程实例系统讲解材料力学、静力学、结构力学等介绍等工程软件的基本功能和应用结合实际工程案例，分析结构力学在工程ANSYS理论知识，为后续实践环节提供坚实的理方法，通过实例演示和操作练习，使学生中的应用，使学生了解结构力学在桥梁、论支撑内容涵盖应力应变、平衡条件、掌握运用软件进行工程分析和设计的能建筑等领域的应用，培养学生解决实际工结构力学分析方法等力内容包括建模、网格划分、求解设程问题的能力内容涵盖桥梁、建筑结构置、结果后处理等等的稳定性分析课程评分标准平时成绩期末考试+期中考试30%2考察学生对课程理论知识的掌握程度，以及运用所学知识分析和解决实际问题的能力平时成绩40%考试形式包括选择题、简答题和计算题等包括课堂参与、作业完成情况、小组讨论表1期末考试30%现等鼓励学生积极参与课堂互动，认真完成作业，培养独立思考和解决问题的能力全面考察学生对整个课程内容的理解和掌握程度，以及运用所学知识解决复杂工程问题的能力考试形式包括选择题、简答题、计3算题和案例分析题等教师团队介绍黄海霞及助教团队黄海霞教授助教团队上海理工大学教授，长期从事结构力学、工程伦理等领域的研究和由多名经验丰富的硕士研究生和博士研究生组成，负责解答学生在教学工作，具有丰富的教学经验和实践经验研究方向包括结构稳学习过程中遇到的问题，指导学生完成作业和实验，提供全方位的定性分析、疲劳与断裂分析、有限元方法等学习支持助教团队成员的研究方向涵盖结构力学、有限元方法、工程软件应用等绪论工程伦理的重要性保障公众安全维护职业声誉12工程伦理强调工程师在设计、工程伦理要求工程师遵守职业建造和维护工程项目时，必须道德，诚实守信，公正公平，以公众安全为首要考虑，确保维护工程师的职业声誉这包工程项目不会对公众造成危括对自己的行为负责，不参与害这包括对潜在风险的评任何可能损害职业声誉的活估、安全措施的制定和实施，动，以及积极参与行业自律，以及对工程项目进行持续的监共同维护行业的良好形象测和维护促进可持续发展3工程伦理鼓励工程师在工程实践中关注环境保护和资源利用，促进可持续发展这包括采用环保材料和技术，减少能源消耗和污染排放，以及对工程项目进行全生命周期的环境影响评估案例分析工程事故的伦理反思泰坦尼克号沉没福岛核电站事故挑战者号航天飞机事故泰坦尼克号的沉没，除了自然因素外，福岛核电站事故，暴露了核电站设计和挑战者号航天飞机事故，暴露了航天工也暴露了设计和建造过程中存在的伦理管理中存在的伦理问题，例如对地震和程中存在的伦理问题，例如对安全隐患问题，例如救生艇数量不足，以及对安海啸风险的评估不足，以及对安全措施的忽视，以及对发射决策的政治干预全标准的忽视这起事故引发了人们对的执行不力这起事故引发了人们对核这起事故引发了人们对航天工程伦理的工程安全伦理的深刻反思能安全伦理的广泛关注深刻反思伦理守则工程师的行为准则以公众安全为首诚实守信公正公平工程师在进行工程实践时，必须将公工程师应该诚实守信，不参与任何欺工程师应该公正公平地对待所有相关众安全放在首位，确保工程项目不会骗或虚假行为，维护工程师的职业声方，不偏袒任何一方，维护工程项目对公众造成危害这包括对潜在风险誉这包括对自己的行为负责，不参的公平性和公正性这包括对所有参的评估、安全措施的制定和实施，以与任何可能损害职业声誉的活动，以与者一视同仁，不利用职权谋取私及对工程项目进行持续的监测和维及积极参与行业自律，共同维护行业利，以及积极参与行业自律，共同维护的良好形象护行业的良好形象可持续发展工程与环境的和谐环境保护1工程师在工程实践中应关注环境保护，减少对环境的污染和破坏这包括采用环保材料和技术，减少能源消耗和污染排放，以及对工程项目进行全生命周期的环境影响评估资源利用2工程师应合理利用资源，提高资源利用效率，减少资源浪费这包括采用循环经济模式，对废弃物进行回收利用，以及开发新型材料和技术，减少对自然资源的依赖生态平衡3工程师应维护生态平衡，保护生物多样性，确保工程项目不会对生态系统造成破坏这包括对工程项目进行生态影响评估，采取措施保护珍稀物种，以及恢复被破坏的生态系统责任工程师的社会责任安全责任工程师对工程项目的安全负有重要责任，必须确保工程项目不会对公众造成危害这包括对潜在风险的评估、安全措施的制定和实施，以及对工程项目进行持续的监测和维护环境责任工程师对环境保护负有重要责任，必须关注环境保护，减少对环境的污染和破坏这包括采用环保材料和技术，减少能源消耗和污染排放，以及对工程项目进行全生命周期的环境影响评估经济责任工程师对工程项目的经济效益负有重要责任，必须合理利用资源，提高资源利用效率，减少资源浪费这包括采用循环经济模式，对废弃物进行回收利用，以及开发新型材料和技术，减少对自然资源的依赖创新工程创新的伦理考量创新目标风险评估可持续性工程创新应以解决实际问题、提高社会效在进行工程创新时，必须对潜在风险进行工程创新应关注环境保护和资源利用，促益为目标，而非单纯追求技术进步创新全面评估，并采取措施降低风险创新不进可持续发展创新应采用环保材料和技应服务于社会，为人类带来福祉，而非带应以牺牲安全为代价，必须确保工程项目术，减少能源消耗和污染排放，以及对工来潜在风险或危害不会对公众造成危害程项目进行全生命周期的环境影响评估第一章材料力学基础回顾课程回顾理论的重要性实践应用本章将回顾材料力学的基本概念和原材料力学是工程力学的重要组成部分，材料力学的知识广泛应用于工程实践理，为后续章节的学习奠定基础主要是分析和设计工程结构的基础掌握材中，例如桥梁、建筑、机械等领域通内容包括应力与应变、材料的力学性料力学的基本概念和原理，对于理解工过本章的学习，学生可以更好地理解工能、胡克定律、弹性模量与泊松比等程结构的受力特性、保证工程结构的安程结构的受力特性，为后续的工程设计全可靠具有重要意义和分析奠定基础应力与应变概念及计算应力应变12应力是指物体内部单位面积上应变是指物体在受力作用下发所受到的力，是描述物体内部生的变形，是描述物体变形程受力状态的物理量应力分为度的物理量应变分为正应变正应力和剪应力两种类型，正和剪应变两种类型，正应变描应力垂直于作用面，剪应力平述物体长度的变化，剪应变描行于作用面述物体角度的变化计算3应力与应变的计算方法根据不同的受力状态和几何形状而有所不同对于简单受力状态，例如轴向拉伸或压缩，可以直接根据公式计算应力与应变对于复杂受力状态，则需要采用有限元方法等数值方法进行计算材料的力学性能屈服强度、抗拉强度等屈服强度抗拉强度屈服强度是指材料开始发生塑性抗拉强度是指材料在拉伸过程中变形的应力值，是衡量材料抵抗所能承受的最大应力值，是衡量塑性变形能力的重要指标屈服材料抵抗拉伸破坏能力的重要指强度越高，材料抵抗塑性变形的标抗拉强度越高，材料抵抗拉能力越强伸破坏的能力越强延伸率延伸率是指材料在拉伸断裂时所发生的塑性变形量，是衡量材料塑性变形能力的重要指标延伸率越高，材料塑性变形能力越强胡克定律线弹性范围内的应力应变关系定律内容1胡克定律描述了在线弹性范围内，应力与应变成正比关系其数学表达式为，其中表示应力，表示应变，表示弹性σ=EεσεE适用范围模量2胡克定律只适用于线弹性范围，即应力与应变呈线性关系的范围内当应力超过一定范围时，材料将发生塑性变形，胡克定律不重要意义3再适用胡克定律是材料力学的重要基础，是分析和设计工程结构的重要依据通过胡克定律，可以根据应力计算应变，或根据应变计算应力，从而分析工程结构的受力特性弹性模量与泊松比材料常数的意义弹性模量弹性模量是描述材料抵抗弹性变形能力的物理量，是材料的重要常数弹性模量越大，材料抵抗弹性变形的能力越强弹性模量与材料的原子间结合力有关泊松比泊松比是描述材料在单向拉伸或压缩时，横向应变与轴向应变之比的物理量，也是材料的重要常数泊松比与材料的微观结构有关泊松比通常为正值，但也有少数材料的泊松比为负值意义弹性模量和泊松比是材料的重要常数，是分析和设计工程结构的重要依据通过弹性模量和泊松比，可以计算工程结构在受力作用下的变形和应力分布，从而保证工程结构的安全可靠实验验证材料力学性能测试拉伸试验压缩试验通过拉伸试验可以测定材料的屈服强通过压缩试验可以测定材料的压缩强1度、抗拉强度、延伸率等力学性能指度、弹性模量等力学性能指标，适用于2标，是常用的材料力学性能测试方法脆性材料和高强度材料冲击试验弯曲试验4通过冲击试验可以测定材料的冲击韧通过弯曲试验可以测定材料的弯曲强3性，是衡量材料抵抗冲击破坏能力的重度、弹性模量等力学性能指标，适用于要指标梁、板等结构第二章静力学基础平衡1约束2力3本章将介绍静力学的基本概念和原理，为后续章节的学习奠定基础主要内容包括力与力矩、平衡条件、约束与反力、刚体等静力学是工程力学的重要组成部分，是分析和设计工程结构的基础掌握静力学的基本概念和原理，对于理解工程结构的受力特性、保证工程结构的安全可靠具有重要意义力与力矩向量表示与计算力1力矩2力是物体之间相互作用的量度，是使物体运动状态发生改变的原因力是向量，具有大小、方向和作用点三个要素力矩是力对物体产生转动效应的量度力矩也是向量，其大小等于力的大小与力臂的乘积，方向垂直于力与力臂所构成的平面平衡条件静力平衡的数学描述力的平衡力矩的平衡物体处于静力平衡状态时，作用于物体上的所有力的向量和为物体处于静力平衡状态时，作用于物体上的所有力矩的向量和为零这是物体不发生平动的条件，数学表达式为，其中零这是物体不发生转动的条件，数学表达式为，其中∑F=0F∑M=0表示作用于物体上的力表示作用于物体上的力矩M物体处于静力平衡状态，必须同时满足力的平衡条件和力矩的平衡条件静力平衡条件是分析和设计工程结构的重要依据，通过静力平衡条件，可以计算工程结构所受到的力以及结构的内力，从而保证工程结构的安全可靠约束与反力不同类型约束的反力分析固定铰支座滚动铰支座固定铰支座可以约束物体的平滚动铰支座可以约束物体沿垂直动，但不能约束物体的转动固方向的平动，但不能约束物体沿定铰支座的反力有两个分量，分水平方向的平动和转动滚动铰别沿水平方向和垂直方向支座的反力只有一个分量，沿垂直方向固定端支座固定端支座可以约束物体的平动和转动固定端支座的反力有三个分量，分别沿水平方向、垂直方向和力矩方向刚体刚体模型的假设与适用范围Assumption Application刚体是指在受力作用下，形状和大小都不发生改变的物体刚体模型是工程力学中的一种简化模型，适用于分析和设计工程结构刚体模型的假设是物体在受力作用下，形状和大小都不发生改变刚体模型的适用范围是物体在受力作用下，变形很小，可以忽略不计静力学应用简单结构的受力分析桥梁建筑物桥梁是一种典型的工程结构，需要进行受力分析，以保证其安全可建筑物是一种典型的工程结构，需要进行受力分析，以保证其安全可靠静力学可以用于分析桥梁在各种荷载作用下的受力情况，例如车靠静力学可以用于分析建筑物在各种荷载作用下的受力情况，例如辆荷载、风荷载、地震荷载等自重、风荷载、地震荷载等静力学是分析和设计工程结构的重要工具，通过静力学分析，可以了解工程结构的受力特性，从而保证工程结构的安全可靠第三章结构力学分析方法基本原理结构力学分析方法是用于分析和设计工程结构的各种方法，是工程力学的重要组成部分结构力学分析方法包括位移法、力法、矩阵位移法、有限元法等应用结构力学分析方法广泛应用于工程实践中，例如桥梁、建筑、机械等领域掌握结构力学分析方法，对于理解工程结构的受力特性、保证工程结构的安全可靠具有重要意义选择本章将介绍结构力学分析方法的基本原理和应用，为后续章节的学习奠定基础掌握结构力学分析方法的基本原理，对于选择合适的分析方法、正确分析工程结构具有重要意义位移法基本原理与步骤确定基本未知量建立位移协调方程位移法的基本未知量是结构的节点位位移协调方程描述了结构中各个节点位1移，包括线位移和角位移确定基本未移之间的关系，是进行位移法分析的重2知量是进行位移法分析的第一步要依据计算结构内力求解位移协调方程4根据节点位移，可以计算结构的内力，求解位移协调方程可以得到结构的节点3包括弯矩、剪力、轴力等内力是进行位移节点位移是计算结构内力的基结构强度和稳定性分析的基础础力法基本原理与步骤选取基本未知量1建立力法方程2求解力法方程3力法是一种求解静不定结构的经典方法其基本思想是首先选取一些多余约束力作为基本未知量，然后建立力法方程，求解基本未知量，最后根据基本未知量计算结构的内力矩阵位移法计算机辅助分析的基础刚度矩阵1位移2力3矩阵位移法是一种基于计算机的结构力学分析方法其基本思想是将结构离散为有限个单元，然后建立单元的刚度矩阵，将单元刚度矩阵组装成结构的整体刚度矩阵，最后求解整体刚度方程，得到结构的节点位移和内力有限元法简介基本思想与应用基本思想应用有限元法是一种数值分析方法，其基本思想是将连续的求解域离有限元法广泛应用于工程实践中，例如结构力学、流体力学、热散为有限个单元，然后建立单元的近似解，最后将单元解组装成力学等领域有限元法可以用于分析各种复杂结构的力学性能，整体解例如桥梁、建筑、机械等结构的稳定分析屈曲与临界载荷屈曲临界载荷屈曲是指结构在受压作用下，失临界载荷是指结构发生屈曲时的去原有稳定状态，发生突变的现最小载荷临界载荷是衡量结构象屈曲是一种失稳现象，会导稳定性的重要指标，临界载荷越致结构承载能力大幅下降高，结构的稳定性越好稳定分析结构的稳定分析是指分析结构在受压作用下是否会发生屈曲，以及确定结构的临界载荷结构的稳定分析是保证结构安全可靠的重要环节第四章杆件的受力分析轴向拉伸弯曲扭转杆件在轴向拉伸作用下，会发生伸长变杆件在弯曲作用下，会发生弯曲变形，杆件在扭转作用下，会发生扭转变形，形，其应力分布均匀，与轴向拉力成正其应力分布不均匀，沿杆件截面高度呈其应力分布不均匀，沿杆件截面半径呈比，与杆件截面积成反比线性分布，最大应力出现在杆件截面的线性分布，最大应力出现在杆件截面的上下边缘外边缘轴向拉伸与压缩应力分布与变形应变轴向拉伸或压缩时，杆件会发生伸长或2缩短的变形，应变等于变形量除以原始应力长度1轴向拉伸或压缩时，杆件内部的应力分布均匀，正应力等于轴向力除以横截面积胡克定律在线弹性范围内，应力与应变成正比，3符合胡克定律弯曲弯矩、剪力与挠度的关系挠度1剪力2弯矩3弯矩、剪力与挠度是描述梁在弯曲作用下的三个重要物理量弯矩是梁截面上的内力偶，剪力是梁截面上的内力，挠度是梁的变形量弯矩、剪力与挠度之间存在着微分关系，通过这些关系可以计算梁的弯曲变形和应力分布扭转扭矩与扭转角的关系扭矩扭矩是指作用在杆件截面上的扭转力偶，是使杆件发生扭转变形的原因扭转角扭转角是指杆件在扭转作用下，截面相对于原始位置的转动角度，是衡量杆件扭转变形程度的物理量扭矩与扭转角之间存在着线性关系，符合虎克定律通过扭矩与扭转角的关系，可以计算杆件的扭转变形和应力分布组合变形复杂受力状态下的应力分析轴向拉伸与弯曲弯曲与扭转轴向拉伸、弯曲与扭转同时受到轴向拉伸和弯曲作用的杆同时受到弯曲和扭转作用的杆件，其同时受到轴向拉伸、弯曲和扭转作用件，其应力分布是轴向拉伸应力和弯应力分布是弯曲应力和扭转应力的叠的杆件，其应力分布是轴向拉伸应曲应力的叠加需要根据叠加原理计加需要根据叠加原理计算杆件的应力、弯曲应力和扭转应力的叠加需算杆件的应力分布力分布要根据叠加原理计算杆件的应力分布杆件强度计算基于强度准则的设计强度准则1强度准则是指材料发生破坏的条件，是进行杆件强度计算的重要依据常用的强度准则包括最大拉应力准则、最大剪应力准则、Von准则等Mises安全系数2安全系数是指材料的强度与实际应力之比，是衡量杆件安全程度的指标安全系数越高，杆件的安全程度越高强度计算3杆件强度计算是指根据强度准则和安全系数，计算杆件所能承受的最大荷载，以保证杆件的安全可靠第五章梁的弯曲弯曲变形应力分布强度计算梁在弯曲作用下会发生弯曲变形，其变梁在弯曲作用下会产生弯曲应力，其应梁的强度计算是指根据强度准则和安全形程度用挠度和转角来描述力分布沿截面高度呈线性分布，最大应系数，计算梁所能承受的最大荷载，以力出现在截面的上下边缘保证梁的安全可靠梁的分类简支梁、悬臂梁、连续梁等简支梁悬臂梁连续梁简支梁是指两端都有支悬臂梁是指一端固定，连续梁是指有多于两个座的梁，其支座只能约另一端自由的梁悬臂支座的梁连续梁可以束梁的垂直方向的位梁在工程中应用广泛，提高结构的整体刚度和移，不能约束梁的转例如阳台、挑檐等稳定性，在桥梁、建筑动简支梁是最常见的等工程中应用广泛梁类型梁的挠度计算积分法、叠加法叠加法积分法叠加法是将复杂梁分解为若干个简单1积分法是通过对弯矩方程进行积分，得梁，然后分别计算每个简单梁的挠度，到梁的挠度方程积分法适用于求解简最后将各个简单梁的挠度叠加起来，得2单梁的挠度到复杂梁的挠度叠加法适用于求解复杂梁的挠度梁的弯曲应力正应力与剪应力边缘应力1剪应力2正应力3梁在弯曲作用下会产生弯曲应力，包括正应力和剪应力正应力垂直于梁的横截面，剪应力平行于梁的横截面正应力沿横截面高度呈线性分布，最大正应力出现在横截面的上下边缘剪应力沿横截面高度呈抛物线分布，最大剪应力出现在横截面的中性轴处弯曲强度校核安全系数的选取强度准则安全系数强度准则是指材料发生破坏的条件，是进行弯曲强度校核的重要安全系数是指材料的强度与实际应力之比，是衡量梁安全程度的依据常用的强度准则包括最大拉应力准则、最大剪应力准则、指标安全系数越高，梁的安全程度越高安全系数的选取需要准则等综合考虑材料的性能、荷载的性质、结构的用途等因素Von Mises梁的优化设计减轻重量与提高强度材料选择截面优化选择高强度、轻质的材料可以有优化梁的截面形状可以有效提高效减轻梁的重量，提高梁的强梁的抗弯能力，减轻梁的重量度常用的高强度、轻质材料包常用的截面优化方法包括增加截括高强度钢、铝合金、复合材料面高度、减小截面宽度、采用空等心截面等结构优化优化梁的结构形式可以有效提高梁的整体刚度和稳定性，减轻梁的重量常用的结构优化方法包括增加支座、改变支座位置、采用连续梁等第六章结构的稳定性压杆稳定压杆的稳定性是指压杆抵抗屈曲变形的能力压杆的稳定性与压杆的材料、截面形状、长度、约束条件等因素有关临界载荷临界载荷是指压杆发生屈曲变形时的最小荷载临界载荷是衡量压杆稳定性的重要指标，临界载荷越高，压杆的稳定性越好压杆的稳定性欧拉公式与适用条件适用条件欧拉公式只适用于细长压杆，即压杆的2长度远大于其截面尺寸对于短粗压公式杆，欧拉公式不再适用，需要采用其他欧拉公式是计算细长压杆临界载荷的公公式进行计算1式，其表达式为，其Pcr=π²EI/μL²中表示临界载荷，表示弹性模量，Pcr E表示截面惯性矩，表示压杆长度，I Lμ意义表示长度系数欧拉公式是结构力学的重要公式，可以3用于计算压杆的临界载荷，从而判断压杆的稳定性临界载荷稳定性的衡量指标高1材料2稳定3临界载荷是指结构发生失稳时的最小荷载临界载荷越高，结构的稳定性越好临界载荷是衡量结构稳定性的重要指标，在结构设计中需要保证结构的临界载荷大于实际荷载，以保证结构的安全可靠提高稳定性的措施改变截面形状、增加约束截面形状增加约束改变截面形状可以有效提高结构的稳定性例如，将圆形截面改增加约束可以有效提高结构的稳定性例如，增加支座、增加侧为方形截面，可以增加截面的惯性矩，从而提高结构的稳定性向支撑等，可以减少结构的自由度，从而提高结构的稳定性失稳模式不同压杆的失稳形态弯曲屈曲扭转屈曲弯曲屈曲是指压杆发生弯曲变形而失去稳定性的现象弯曲屈曲是最扭转屈曲是指压杆发生扭转变形而失去稳定性的现象扭转屈曲通常常见的压杆失稳模式发生在薄壁压杆中压杆的失稳模式与压杆的材料、截面形状、长度、约束条件等因素有关在结构设计中需要考虑压杆的失稳模式，并采取措施防止压杆失稳稳定性分析实例桥梁、建筑结构等桥梁建筑结构桥梁是一种典型的受压结构，其稳建筑结构也是一种典型的受压结定性分析非常重要桥梁的稳定性构，其稳定性分析非常重要建筑分析需要考虑桥梁的自重、车辆荷结构的稳定性分析需要考虑建筑结载、风荷载、地震荷载等因素桥构的自重、风荷载、地震荷载等因梁的失稳会导致桥梁的破坏，造成素建筑结构的失稳会导致建筑结严重的后果构的倒塌，造成严重的人员伤亡和财产损失航空航天结构航空航天结构对重量非常敏感，需要采用轻质高强的材料，并进行精细的稳定性分析航空航天结构的失稳会导致飞行器的坠毁，造成严重的后果第七章疲劳与断裂疲劳断裂疲劳是指材料在循环荷载作用下，经过一段时间后发生的断裂现断裂是指材料在荷载作用下发生的突然断裂现象断裂破坏通常象疲劳破坏通常发生在应力远小于材料屈服强度的情况下发生在应力达到材料强度极限的情况下疲劳破坏疲劳机理与曲线S-N疲劳机理曲线S-N疲劳破坏是一个复杂的过程，包括裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂三个阶段曲线是描述材料在不同应力幅下，1S-N裂纹萌生通常发生在材料的表面缺陷疲劳寿命的曲线曲线是进行疲劳S-N2处裂纹扩展是疲劳破坏的主要阶段分析的重要依据曲线通常采用对S-N最终断裂发生在裂纹扩展到一定程度数坐标表示后影响疲劳寿命的因素应力幅、平均应力等应力幅1应力幅是指循环应力的最大值与最小值之差应力幅是影响疲劳寿命的最重要因素，应力幅越大，疲劳寿命越短平均应力2平均应力是指循环应力的最大值与最小值之和的一半平均应力对疲劳寿命也有影响，但不如应力幅的影响大平均拉应力会缩短疲劳寿命，平均压应力会延长疲劳寿命材料3材料的性能对疲劳寿命有重要影响高强度材料通常具有较长的疲劳寿命断裂力学裂纹扩展的分析强度1裂纹2断裂3断裂力学是研究含有裂纹的物体发生断裂的力学行为的学科断裂力学的主要任务是研究裂纹的扩展规律，以及预测结构的剩余寿命断裂力学是结构安全评估的重要工具断裂韧性材料抵抗裂纹扩展的能力定义测试断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力断裂韧性是衡量材料抵断裂韧性可以通过断裂韧性试验进行测定常用的断裂韧性试验抗脆性断裂的重要指标方法包括三点弯曲试验、紧凑拉伸试验等疲劳与断裂预防设计与材料选择优化设计材料选择在设计中应尽量避免应力集中，应选择具有较高疲劳强度和断裂例如采用圆角过渡、避免尖角韧性的材料对于重要的结构，等应力集中会导致疲劳寿命缩应采用高强度、高韧性的材料短表面处理对结构表面进行处理可以有效提高结构的疲劳寿命常用的表面处理方法包括喷丸、渗碳、氮化等第八章软件应用ANSYS介绍是一款强大的有限元分析软件，可以用于解决各种工程ANSYS问题，包括结构力学、流体力学、热力学等具有强大ANSYS的建模、网格划分、求解和后处理功能使用本章将介绍软件的基本功能和操作方法，并通过实例演ANSYS示如何使用进行结构力学分析ANSYS软件简介功能与界面ANSYS建模网格划分求解提供了强大的建模功能，可以创建提供了多种网格划分方法，可以生提供了多种求解器，可以解决各种ANSYS ANSYS ANSYS各种复杂的几何模型支持多种建成各种类型的网格网格质量对计算结果类型的工程问题求解器需要设置合适的ANSYS模方法，包括实体建模、曲面建模、线建的精度有重要影响，需要选择合适的网格求解参数，以保证计算结果的精度和收敛模等划分方法性建模几何模型建立与材料属性定义几何材料在中建立几何模型是进行有限元在中需要定义材料的属性，包括ANSYS1ANSYS分析的第一步可以通过的建模弹性模量、泊松比、密度等材料属性ANSYS2功能直接创建几何模型，也可以导入对计算结果有重要影响，需要选择正确软件创建的几何模型的材料属性CAD网格划分网格质量对计算结果的影响收敛性1精确2网格3网格质量对计算结果的精度有重要影响网格密度越高，计算结果的精度越高，但计算时间也越长需要选择合适的网格密度，以保证计算结果的精度和效率好的网格应该具有良好的收敛性，即随着网格密度的增加，计算结果逐渐趋于稳定求解设置加载、约束与求解参数设置加载约束求解加载是指在模型上施加荷载荷载可约束是指对模型施加的限制约束可求解参数是指求解器的设置参数，例以是力、压力、温度等加载的类型以限制模型的位移、转动等约束的如求解精度、收敛准则等求解参数和大小对计算结果有重要影响，需要类型和位置对计算结果有重要影响，的设置对计算结果的精度和收敛性有选择正确的加载类型和大小需要选择正确的约束类型和位置重要影响，需要选择合适的求解参数结果后处理应力、应变等云图显示应力云图应变云图应力云图可以显示模型中应力的分布情况通过应力云图可以找到应变云图可以显示模型中应变的分布情况通过应变云图可以了解模型中的应力集中区域，从而进行结构优化模型的变形情况结果后处理是有限元分析的最后一步，可以对计算结果进行可视化显示和分析，从而了解结构的力学性能第九章工程实例分析桥梁建筑结构本章将通过桥梁的实例，演示如何使用进行结构力学分本章将通过建筑结构的实例，演示如何使用进行结构力学ANSYSANSYS析内容包括桥梁的建模、网格划分、加载、约束、求解和后处分析内容包括建筑结构的建模、网格划分、加载、约束、求解理和后处理。