工程力学哈工大课件
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目录
01
工程力学基础
02
结构分析方法
03
力学在工程中的应用
04
力学实验与实践
05
力学问题的数值解法
06
课程学习资源
工程力学基础
章节副标题
01
力学的基本概念
力是物体间相互作用的量度，分为接触力和非接触力，如重力、摩擦力等。
力的定义和分类
应力是单位面积上的内力，应变是物体形变的度量，二者关系是材料力学研究的核心。
应力与应变
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
物体处于静止或匀速直线运动时，作用在物体上的所有力的矢量和为零，即力的平衡。
力的平衡条件
01
02
03
04
静力学基础
力的分类与表示
力矩与力偶
力系的简化
力的平衡条件
介绍集中力、分布力、表面力等基本概念及其在工程中的表示方法。
阐述物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动时的平衡条件。
讲解如何将复杂的力系简化为更易于分析的基本力系，如力的合成与分解。
解释力矩的概念，以及力偶对物体转动效应的影响和计算方法。
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的应力极限，例如铝合金在特定载荷下会发生屈服。
屈服强度
02
断裂韧性表征材料抵抗裂纹扩展的能力，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
疲劳极限是指材料能承受的循环载荷而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。
结构分析方法
章节副标题
02
静定结构分析
分析静定结构通常采用的方法包括截面法、节点法和力法，以确保结构的稳定性和安全性。
静定结构的分析方法
根据结构的几何特性，静定结构可分为静定梁、静定桁架和静定框架等类型。
静定结构的分类
静定结构指的是在给定荷载和支承条件下，其内力和位移仅由静力平衡方程确定的结构。
静定结构的定义
超静定结构分析
超静定结构具有多余的约束，即冗余度，这使得结构在受力时能有更多变形的可能性。
冗余度的概念
力法是解决超静定结构问题的一种方法，通过引入多余未知力，将超静定问题转化为静定问题。
力法分析
位移法关注结构的位移，通过计算结构的刚度矩阵和位移，来分析超静定结构的受力状态。
位移法分析
在超静定结构分析中，影响线用于确定结构在特定荷载作用下的响应，如弯矩和剪力分布。
影响线的应用
结构力学软件应用
ANSYS和ABAQUS等软件广泛应用于结构力学分析，能够模拟复杂载荷下的结构响应。
有限元分析软件
AutoCAD和Revit等设计软件在结构设计阶段提供精确的模型构建和分析功能。
结构设计软件
SAP2000和ETABS等软件专门用于动态分析，评估结构在地震或风载作用下的性能。
动态分析工具
力学在工程中的应用
章节副标题
03
土木工程应用
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
道路的铺设和设计需要考虑力学因素，如路基的承载力和路面的抗压强度。
道路工程
高层建筑的结构稳定性分析，需要运用力学知识来确保建筑物能够承受风压和地震力。
高层建筑
机械工程应用
结构强度分析
在机械设计中，利用力学原理进行结构强度分析，确保机械部件在各种载荷下的安全性和可靠性。
01
02
动力系统优化
通过力学分析优化机械动力系统，提高能效，减少能耗，如发动机的性能提升和传动系统的改进。
03
振动控制
应用力学知识对机械系统进行振动分析和控制，以减少噪音和延长设备使用寿命，例如在精密仪器中的应用。
航空航天工程应用
结构强度分析
在航空航天领域，力学用于分析和设计飞行器结构，确保其在极端条件下的强度和耐久性。
流体力学优化
通过流体力学原理，工程师优化飞行器的外形设计，减少空气阻力，提高飞行效率。
振动控制
在火箭发射和飞行过程中，力学用于控制和减少结构振动，确保飞行器的稳定性和安全性。
力学实验与实践
章节副标题
04
实验室设备介绍
万能材料试验机
用于测定材料的拉伸、压缩和弯曲性能，是力学实验中不可或缺的设备。
动态信号分析仪
能够实时分析材料或结构在动态荷载下的响应，广泛应用于振动和冲击实验。
光学测量系统
通过激光或光栅技术进行非接触式测量，用于精确测定位移、应变等参数。
实验操作流程
在进行力学实验前，确保所有实验设备校准无误，实验材料准备齐全，以保证实验顺利进行。
01
实验前的准备工作
严格按照实验指导书进行操作，记录每一步骤的实验数据，确保实验结果的准确性和可重复性。
02
实验步骤的遵循
使用适当的测量工具准确记录实验数据，如力传感