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西南交大工程力学课件
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目录
第一章
工程力学基础
第二章
力学分析方法
第四章
力学实验与实践
第三章
力学在工程中的应用
第六章
力学课件学习资源
第五章
力学软件工具
工程力学基础
第一章
力学的基本概念
力是物体间相互作用的量度,分为接触力如摩擦力和非接触力如重力。
力的定义和分类
多个力作用于同一物体时,可以合成一个合力;一个力也可以分解为多个分力。
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
力矩是力与力臂的乘积,描述了力使物体转动的效果,转动平衡指力矩之和为零的状态。
力矩和转动平衡
01
02
03
04
静力学原理
力的分解与合成
力的平衡条件
静力学中,物体处于平衡状态时,作用在物体上的所有力和力矩之和必须为零。
通过力的分解与合成原理,可以简化复杂力系,便于分析物体受力情况。
力的传递原理
工程力学中,力可以通过刚体传递而不改变其大小和方向,这是静力学分析的基础之一。
材料力学性质
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。
弹性模量
01
屈服强度指材料开始发生塑性变形时的应力极限,例如铝合金在特定条件下屈服强度会降低。
屈服强度
02
断裂韧性衡量材料抵抗裂纹扩展的能力,例如碳纤维复合材料具有较高的断裂韧性。
断裂韧性
03
材料力学性质
疲劳极限
疲劳极限是指材料在反复应力作用下不发生疲劳破坏的最大应力值,如钛合金在航空领域的应用。
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,例如淬火钢的硬度测试结果通常较高。
力学分析方法
第二章
力系简化技巧
通过合成与分解,将复杂力系转化为简单力系,便于分析计算,如将多个力合成一个合力。
力的合成与分解
利用力矩平衡原理,将力系简化为力矩相等的单一力,简化了力系的分析过程。
力矩平衡原理
对于平行力系,可以将其简化为一个等效的合力,通过计算合力的大小和作用线简化分析。
平行力系的简化
通过将空间力系投影到三个主坐标轴上,简化为三个相互独立的平面力系进行分析。
空间力系的投影法
结构受力分析
疲劳分析
静力分析
01
03
疲劳分析用于预测结构在重复载荷作用下的寿命,例如,飞机机翼在多次起降后的疲劳损伤评估。
静力分析用于确定结构在恒定载荷作用下的应力和变形,如桥梁在自重和车辆荷载下的分析。
02
动力分析考虑时间因素,评估结构在动态载荷(如地震、风载)下的响应,如高层建筑的抗震设计。
动力分析
力学模型建立
在建立力学模型时,首先要明确研究对象的物理特性及所受的外力,同时确定边界条件。
确定研究对象和边界条件
将复杂的实际工程问题简化为理想化的力学模型,忽略非关键因素,突出主要矛盾。
简化实际问题
根据问题的性质选择适当的力学理论,如静力学、动力学、材料力学等,以指导模型的建立。
选择合适的力学理论
运用数学工具,如微积分、线性代数等,对力学模型进行定量分析和求解。
应用数学工具
力学在工程中的应用
第三章
结构工程实例
西南交大附近的金沙江大桥,运用力学原理设计,确保了桥梁的稳定性和耐久性。
桥梁建设
穿越复杂地质条件的成渝高铁隧道群,力学分析帮助确保了隧道的结构安全和施工顺利进行。
隧道工程
成都天府新区的地标建筑——成都国际金融中心,其设计充分考虑了风力和地震力的影响。
高层建筑
机械设计应用
结构强度分析
在机械设计中,通过力学原理分析结构强度,确保机械部件在承受载荷时的安全性和可靠性。
01
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动力系统优化
利用力学知识对机械的动力系统进行优化,提高能效比,减少能耗,延长机械使用寿命。
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振动控制
在机械设计中应用力学原理,通过减震器和隔振材料等手段,控制和减少机械振动,提高运行稳定性。
土木工程案例
桥梁建设
力学原理在桥梁设计中至关重要,如港珠澳大桥的悬索桥结构设计,展现了力学在解决复杂工程问题中的应用。
高层建筑
上海中心大厦的建造过程中,力学分析确保了结构的稳定性和抗风能力,体现了力学在高层建筑中的应用。
土木工程案例
在挖掘地铁隧道时,力学分析帮助工程师评估土壤压力和支护结构的稳定性,如北京地铁的建设。
隧道工程
01
三峡大坝的建设过程中,力学计算确保了大坝的结构安全和防洪能力,展示了力学在水利工程中的应用。
大坝建设
02
力学实验与实践
第四章
实验室设备介绍
用于测试材料的拉伸、压缩和弯曲性能,是力学实验中不可或缺的设备。
万能材料试验机
01
02
捕捉高速运动物体的瞬间变化,常用于研究材料断裂和冲击实验。
高速摄像机
03
实时记录实验数据,分析材料在不同条件下的力学行为,保证实验结果的准确性。
数据采集系统
实验操作流程
在进行力学实验前,学生需熟悉实验设备,阅读实验指导书,准备必要的
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