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工程力学教程课件

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汇报人：XX

CONTENTS

01

工程力学基础

02

受力分析与计算

03

应力与变形

04

力学实验与应用

05

力学在工程中的作用

06

力学软件与工具

工程力学基础

PARTONE

力学的基本概念

力是物体间相互作用的量度，分为接触力和非接触力，如重力、摩擦力等。

力的定义和分类

多个力作用于同一点时，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。

力的合成与分解

牛顿第一定律定义了惯性，第二定律阐述了力与加速度的关系，第三定律说明了作用力与反作用力。

牛顿三大定律

01

02

03

静力学原理

力的平衡条件

在静力学中，一个物体处于静止状态时，作用在它上面的所有力必须满足力的平衡条件。

力的分解与合成

静力学研究如何将复杂的力系统分解为基本力，以及如何将多个力合成为一个合力。

力矩和力偶

力矩是力与力臂的乘积，力偶是大小相等、方向相反、作用线不同的两个力，它们能产生旋转效果。

材料力学性质

弹性模量

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。

屈服强度

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。

断裂韧性

断裂韧性衡量材料在裂纹存在时抵抗断裂的能力，例如碳纤维复合材料具有很高的断裂韧性。

硬度测试

硬度测试是评估材料表面抵抗局部塑性变形的能力，如使用布氏、洛氏硬度计进行测量。

疲劳极限

疲劳极限是指材料能够承受的循环应力极限，不发生疲劳破坏，如钛合金在航空领域的应用。

受力分析与计算

PARTTWO

结构受力分析

静定结构的受力分析相对简单，而超静定结构则需要考虑多余约束对内力的影响。

静定结构与超静定结构

01

通过绘制弯矩和剪力图，可以直观地了解结构在不同荷载作用下的内力分布情况。

弯矩和剪力图的绘制

02

不同材料的力学性质，如弹性模量、屈服强度等，对结构的受力分析和计算有重要影响。

材料力学性质的影响

03

分析结构时需考虑荷载类型（如集中荷载、均布荷载）及其组合，以确保结构安全。

荷载类型与组合

04

力的合成与分解

力可以用矢量表示，即具有大小和方向的量，通过箭头长度和方向来描述力的作用。

平行四边形法则是力合成的基本方法，通过将两个力的矢量首尾相连，对角线表示合力。

力的分解是将一个已知力分解为两个或多个分力，这些分力的矢量和等于原力。

例如，在桥梁设计中，工程师需要将风力分解为垂直和水平分量，以确保结构稳定。

力的矢量表示

平行四边形法则

力的分解原理

实际应用案例

三角形法则用于连续两个力的合成，将第一个力的尾部与第二个力的头部相连，得到合力。

三角形法则

力系的平衡条件

力系平衡时，所有力的矢量和为零，即合力为零，确保物体保持静止或匀速直线运动。

力的平衡条件

力矩平衡要求所有力矩的代数和为零，即力矩平衡，防止物体绕某点旋转。

力矩的平衡条件

应力与变形

PARTTHREE

应力的分类

静态应力指作用力不随时间变化，而动态应力涉及随时间变化的周期性或非周期性载荷。

静态应力与动态应力

单轴应力发生在仅有一个主应力作用下，而多轴应力涉及两个或更多主应力同时作用。

单轴应力与多轴应力

正应力是垂直于截面的力，如拉伸或压缩；剪应力则是平行于截面的力，如剪切。

正应力与剪应力

应变与变形关系

线性应变与弹性变形

剪切应变与剪切变形

热应变与热变形

塑性变形与非线性应变

当材料受力后产生线性应变，若卸载后能恢复原状，则表现为弹性变形。

超过材料屈服极限后，应变与变形关系表现为非线性，材料发生塑性变形。

温度变化导致材料尺寸变化，产生热应变，若无法自由变形则导致热变形。

在外力作用下，材料内部产生剪切应力，导致剪切应变，表现为剪切变形。

弹性与塑性理论

胡克定律描述了弹性区域内应力与应变之间的线性关系，是弹性理论的基础。

屈服准则定义了材料从弹性变形过渡到塑性变形的条件，如冯·米塞斯准则。

塑性变形是指材料在超过弹性极限后发生的永久变形，如金属的拉伸变形。

应力-应变曲线展示了材料在受力过程中应力与应变的关系，区分了弹性区和塑性区。

胡克定律

屈服准则

塑性变形

应力-应变曲线

弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形能力的物理量，常见的有杨氏模量、剪切模量等。

弹性模量

力学实验与应用

PARTFOUR

实验方法与技巧

使用高精度仪器进行数据采集，如使用激光测距仪测量位移，确保实验结果的准确性。

精确测量技术

采用统计分析软件处理实验数据，运用回归分析、误差分析等方法提高数据解释的可靠性。

数据处理方法

在进行力学实验时，严格遵守安全规程，使用防护装备，确保实验过程的安全性。

实验安全操作

通过对比理论计算与实验数据，验证