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大学工程力学课件
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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
动力学与振动
第三章
结构力学应用
第六章
工程力学软件应用
第五章
实验与实践
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。
力的定义与分类
力的合成是将多个力合并为一个合力，分解则是将一个力拆分为多个分力，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，第二定律解释了力与加速度的关系，第三定律阐述了作用力与反作用力。
牛顿三大定律
01
02
03
静力学原理
静力学中，一个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。
力的平衡条件
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。
力的传递特性
通过力的分解与合成原理，可以将复杂力系统简化为更易于分析的基本力形式。
力的分解与合成
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。
01
02
屈服强度
屈服强度指材料开始永久变形前能承受的最大应力，例如铝合金在特定条件下具有高屈服强度。
03
断裂韧性
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优异的断裂韧性。
04
疲劳极限
疲劳极限是指材料在循环载荷下能够承受的最大应力而不发生疲劳破坏的极限值，如钛合金在航空领域应用中需考虑其疲劳极限。
力学分析方法
第二章
力系的简化
通过合成与分解，可以将复杂的力系简化为几个基本力，便于分析和计算。
力的合成与分解
确定等效力系，可以将非平衡力系转化为平衡力系，简化问题的复杂度。
等效力系的确定
计算力对某一点的力矩，有助于理解力系对物体转动效应的影响。
力矩的计算
力的平衡条件
静力平衡是指物体在受到多个力作用时，若物体保持静止或匀速直线运动，则这些力满足平衡条件。
静力平衡
01
力矩平衡是指作用在物体上的力矩之和为零，确保物体不发生旋转，是力平衡的重要组成部分。
力矩平衡
02
刚体平衡是指刚体在力和力矩作用下，既不发生平动也不发生转动，达到力学平衡状态。
刚体平衡
03
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和约束条件。
确定研究对象和边界条件
根据问题的性质选择适当的力学原理，如牛顿运动定律、能量守恒定律等。
选择合适的力学原理
将复杂的工程问题简化为理想化的模型，如将连续体简化为离散的质点或刚体。
简化实际问题
将选定的力学原理转化为数学方程，如微分方程或代数方程，以描述系统的运动或平衡状态。
建立数学方程
通过实验数据或已知案例验证所建立模型的预测结果，确保模型的实用性和准确性。
验证模型的准确性
结构力学应用
第三章
梁的受力分析
通过绘制弯矩图，可以直观地了解梁在不同荷载作用下的弯矩分布情况。
梁的弯矩分析
剪力图帮助工程师确定梁在受力过程中剪力的变化，是结构设计的关键步骤。
剪力与剪力图
挠度是衡量梁在荷载作用下弯曲程度的指标，计算挠度对于确保结构安全至关重要。
梁的挠度计算
桁架结构计算
节点法是计算桁架结构内力的一种方法，通过分析节点的力平衡来确定各杆件的受力情况。
节点法计算
截面法通过选取桁架的一部分，利用截面两侧力的平衡来计算杆件内力，适用于复杂桁架结构。
截面法计算
影响线用于确定桁架中某一支座反力或杆件内力随移动荷载位置变化的规律，是设计中的重要工具。
影响线应用
压杆稳定性
欧拉公式用于计算细长压杆的临界载荷，是结构设计中确保压杆稳定性的基础。
欧拉公式在压杆稳定性中的应用
分析具体案例，如塔吊倒塌，探讨压杆失稳的原因及其对结构安全的影响。
压杆失稳的实例分析
介绍在工程设计中如何应用压杆稳定性理论，确保结构在受压时的稳定性和安全性。
压杆稳定性设计准则
动力学与振动
第四章
运动学基础
运动学中，速度是位置随时间的变化率，加速度则是速度的变化率。
01
速度与加速度定义
描述物体沿直线运动时，位置与时间关系的基本方程，如匀速直线运动和匀加速直线运动方程。
02
直线运动方程
抛体运动是二维运动学中的经典案例，涉及水平和垂直两个方向上的独立运动。
03
抛体运动分析
动力学基本定律
牛顿第一定律
01
牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出物体会保持静止或匀速直线运动，除非外力迫使其改变。
牛顿第二定律
02
牛顿第二定律定义了力与加速度的关系，即F=ma，其中F是力，m是质量，a是加速度。
牛顿第三定律
03
牛顿第三定律表明，对于每一个作用力，总有一个大小相等、方向相反的反作用力。
振动理论基础
受迫振动
简谐振动
01
03
受迫振动发生在外部周期性驱动力作用下，系统振动频率与驱动力频率一致时，形成共振现象。
简谐振动是最基本的振动形式，描
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