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目录01工程力学基础概念02静力学基础03材料力学性质04杆件的内力分析05结构力学基础06工程力学实验与应用

工程力学基础概念第一章

力学的基本定义牛顿的三大运动定律是力学的基础，描述了物体运动状态变化的规律，包括惯性定律、加速度定律和作用与反作用定律。牛顿三大运动定律质量是物体惯性的量度，而重量是物体所受重力的大小，两者在数值上可能相同但在概念上不同。质量与重量的区别力是物体间相互作用的量度，可以改变物体的运动状态或形状，如重力、摩擦力等。力的概念

力学在工程中的应用01结构分析工程师利用力学原理分析桥梁、建筑等结构的稳定性，确保设计的安全性。03机械设计在机械设计中，力学知识用于优化零件形状和尺寸，提高机械效率和耐用性。02材料选择根据力学性能选择合适的材料，如高强度钢或复合材料，以承受不同工程中的应力和应变。04土木工程力学在土木工程中应用广泛，如计算土壤承载力、设计地基和防洪系统等。

工程力学的研究对象工程力学研究刚体的平衡状态和变形体的应力应变关系，为结构设计提供理论基础。刚体与变形体分析物体在力的作用下的运动状态和平衡条件，是工程力学的核心内容之一。力与运动研究材料在受力时的变形和破坏特性，对材料选择和结构设计至关重要。材料力学性能

静力学基础第二章

静力平衡条件物体在静止状态下，所有作用力和反作用力的矢量和为零，即满足力的平衡。力的平衡条件当多个力作用于同一点时，这些力必须满足共线、等大反向的条件，以保持平衡状态。共点力系的平衡物体处于静力平衡时，所有力矩的代数和也必须为零，确保旋转平衡。力矩的平衡条件

力系的简化通过力的合成与分解，可以将复杂的力系简化为更易于分析的基本力系，如集中力、力偶等。力的合成与分解平行力系简化为一个合力，通过求合力的大小和作用线，可以简化分析过程，便于计算和设计。平行力系的简化力矩是力与力臂的乘积，通过计算力矩可以简化力系，确定力对某一点或轴的作用效果。力矩的概念及其计算空间力系通过投影和平行轴定理等方法，可以简化为平面力系，进而简化计算和分析过程。空间力系的简结构的稳定性分析结构稳定性要求其在受力后能够恢复到原始状态，不发生不可逆的变形或破坏。稳定性条件例如，塔科马海峡大桥在风力作用下发生颤振，最终导致结构失稳崩塌，是稳定性分析的重要案例。稳定性失效案例通过分析结构的受力情况，计算出使结构失去稳定性的最小载荷，即临界载荷。临界载荷计算

材料力学性质第三章

材料的应力与应变应力是材料内部单位面积上的内力，分为正应力和剪应力，描述材料受力状态。01应力的定义与分类应变是材料形变与原始尺寸的比值，通常通过应变片等仪器进行精确测量。02应变的概念及其测量胡克定律描述了弹性范围内应力与应变成正比的关系，是材料力学分析的基础。03胡克定律的应用在受拉伸或压缩时，材料横向尺寸会发生变化，泊松效应解释了这种现象。04泊松效应的解释屈服点是材料开始永久变形的应力值，断裂点则是材料完全破坏的临界点。05屈服点与断裂点

材料的弹性与塑性弹性模量是衡量材料抵抗形变能力的物理量，决定了材料在受力后恢复原状的能力。弹性模量的定义01塑性变形是指材料在超过弹性极限后发生的永久形变，如金属拉伸试验中的颈缩现象。塑性变形的特点02通过应力-应变曲线可以直观地观察材料从弹性到塑性的转变过程，以及屈服点和断裂点的位置。应力-应变曲线03

材料的强度与刚度材料在受到拉伸力作用时，抵抗破坏的最大能力称为抗拉强度，如钢筋在建筑中的应用。抗拉强度材料开始发生塑性变形前的最大应力值，例如在汽车碰撞中，钢材的屈服强度决定了其吸收能量的能力。屈服强度材料抵抗压缩力而不发生破坏的能力，例如混凝土在承受重载时的性能表现。抗压强度刚度是指材料抵抗形变的能力，通常用弹性模量来衡量，如碳纤维复合材料的高刚度特性。刚度的定义

杆件的内力分析第四章

杆件受力分类轴向力杆件在轴向受到的拉伸或压缩力，如桥梁中的支撑杆受拉或受压。剪切力作用于杆件截面上，使杆件产生相对错动的力，例如螺栓连接处的剪切应力。弯矩杆件因外力作用而产生的弯曲力矩，如悬臂梁在自由端受到的集中载荷。

内力计算方法通过截取杆件的一部分，应用力的平衡原理，计算截面上的内力分布。截面法基于能量守恒，通过计算杆件的应变能来间接求得内力，如卡氏定理。能量法利用虚功原理，通过假想的位移来求解杆件在实际载荷作用下的内力状态。虚功原理

内力图的绘制分析杆件所受的外力，包括集中力、分布力、力偶等，为绘制内力图打下基础。确定受力情况0102根据杆件的受力情况，确定剪力的变化规律，绘制出剪力图，反映剪力沿杆件长度的分布。绘制剪力图03通过分析剪力图或直接计算，绘制出弯矩图，展示弯矩沿杆件长度的变化情况。绘制弯矩图

结构力学基础第五章

结