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自考工程力学课件

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目录

工程力学基础

01

力学计算方法

03

力学问题解决技巧

05

工程力学应用

02

力学实验与实践

04

自考复习与应试

06

工程力学基础

01

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

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

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

力矩是力与力臂的乘积，描述了力对物体旋转效应的大小；平衡条件指物体在力作用下保持静止或匀速直线运动的状态。

力的矩和平衡条件

静力学基础

静力学研究物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的条件，核心是力的平衡。

力的平衡原理

力矩是力与力臂的乘积，力偶则是作用于物体上的一对大小相等、方向相反的平行力。

力矩和力偶

在静力学中，通过力的分解与合成，可以简化复杂力系，便于分析物体受力情况。

力的分解与合成

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。

01

弹性模量

屈服强度指材料开始发生塑性变形时的应力，例如铝合金在特定应力下会发生屈服。

02

屈服强度

断裂韧性衡量材料抵抗裂纹扩展的能力，如碳纤维复合材料具有很高的断裂韧性。

03

断裂韧性

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。

04

疲劳极限

硬度是材料表面抵抗其他硬物压入的能力，如淬火钢的硬度远高于未经处理的钢材。

05

硬度

工程力学应用

02

结构分析基础

静力学分析是研究物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态的条件和规律。

静力学分析

载荷是作用在结构上的力或力矩，结构分析需预测其对结构响应的影响，如位移、应力等。

载荷与响应

材料力学性能包括弹性模量、屈服强度等，是结构分析中确定材料适用性的关键参数。

材料力学性能

01

02

03

力学在工程中的应用

力学原理在桥梁设计中至关重要，如斜拉桥和悬索桥的拉力与支撑结构分析。

桥梁建设

工程师利用力学知识确保建筑物能够承受风压、地震等自然力的影响。

建筑设计

机械零件和系统的强度、刚度和稳定性分析，确保机械设备安全高效运行。

机械工程

在土木工程中，力学用于计算土壤承载力、地基稳定性以及结构的抗震设计。

土木工程

工程案例分析

分析一座桥梁的力学设计，如斜拉桥的拉力分布和受力平衡，展示工程力学在桥梁建设中的应用。

桥梁结构分析

通过具体案例，如汽车发动机的连杆设计，来说明工程力学在机械零件应力分析中的作用。

机械零件的应力分析

探讨一栋建筑如何通过工程力学原理设计抗震结构，例如使用隔震支座和剪力墙来提高抗震性能。

建筑结构抗震设计

介绍如何运用工程力学原理计算不同土质条件下的地基承载力，确保建筑物的稳定性和安全性。

土木工程中的地基承载力计算

力学计算方法

03

静力平衡计算

对结构进行受力分析，确定所有作用力和反作用力，为静力平衡计算打下基础。

受力分析

将复杂力系分解为基本力，再通过合成简化计算，是静力平衡分析的关键步骤。

力的分解与合成

根据力的平衡原理，建立力和力矩的平衡方程，求解未知力或力矩。

平衡方程的建立

通过分析桥梁、建筑结构等实际工程案例，展示静力平衡计算在实际中的应用。

应用实例分析

力学模型简化

在构建力学模型时，忽略对结果影响较小的因素，如摩擦力、空气阻力，以简化计算。

忽略次要因素

利用物体的对称性简化模型，如轴对称或平面对称，减少未知数和计算量。

对称性应用

采用理想化假设，如刚体、质点等，来近似实际物体，减少计算复杂度。

理想化假设

计算软件应用

有限元分析软件

使用ANSYS或ABAQUS等软件进行结构应力、变形等复杂力学问题的模拟分析。

计算流体动力学(CFD)

通过FLUENT或CFX等CFD软件模拟流体流动和热传递问题，优化工程设计。

多体动力学仿真

利用ADAMS等软件进行机械系统动力学分析，预测运动和载荷传递情况。

力学实验与实践

04

实验室设备介绍

01

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。

02

通过激光和高精度传感器，光学测量系统能够精确测量微小变形和位移，广泛应用于应力分析。

03

振动分析仪用于研究结构在动态载荷下的响应，对于理解材料和结构的动态特性至关重要。

万能材料试验机

光学测量系统

振动分析仪

实验操作流程

在进行力学实验前，学生需要熟悉实验设备、了解实验原理，并检查仪器是否完好。

实验前的准备

01

实验中，正确记录数据是关键，包括使用传感器、读取仪表和记录实验条件等步骤。

数据采集方法

02

实验结束后，学生需对收集的数据进行分析，使用图表或计算公式来验证理论。

实验