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工程力学简明教程课件
汇报人：XX
目录
壹
工程力学基础
陆
工程力学实验
贰
受力分析与计算
叁
应力与应变分析
肆
结构力学应用
伍
动力学基础
工程力学基础
壹
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
多个力作用于一点时，可以合成一个合力；一个力也可以分解为多个分力，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
力的平衡条件
力矩与转动平衡
力的传递特性
力的分解与合成
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。
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。
静力学中，力可以通过刚体传递而不改变其大小和方向，这是静力分析的基础。
力矩是力与力臂的乘积，物体的转动平衡要求作用在物体上的所有力矩之和为零。
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
屈服强度指材料开始发生塑性变形时的应力极限，例如铝合金在特定载荷下会发生屈服。
屈服强度
断裂韧性衡量材料抵抗裂纹扩展的能力，如高强度钢在承受冲击时表现出较高的断裂韧性。
断裂韧性
疲劳极限是指材料能承受无限次循环载荷而不发生疲劳破坏的最大应力，例如钛合金在航空领域应用广泛，因其高疲劳极限。
疲劳极限
受力分析与计算
贰
结构受力分析
01
静定结构与超静定结构
静定结构的受力分析相对简单，而超静定结构则需要考虑多余约束的影响。
03
弯矩和剪力图的绘制
绘制弯矩和剪力图有助于直观理解结构在不同荷载下的受力状态和分布情况。
02
力的分解与合成
在分析结构受力时，需要将复杂力分解为基本力，或合成多个力以简化计算。
04
结构的变形分析
分析结构在受力后产生的变形，包括位移、转角等，是结构受力分析的重要组成部分。
力的合成与分解
通过平行四边形法则，可以将两个共点力合成一个合力，直观展示力的合成过程。
力的平行四边形法则
01
三角形法则用于合成两个不共线的力，通过构造力的三角形来确定合力的大小和方向。
力的三角形法则
02
力的分解是将一个已知力分解为两个或多个分力，通常根据实际问题的需要进行分解。
力的分解原理
03
力矩与平衡条件
力矩是力与力臂的乘积，表示力使物体旋转的效应，是平衡分析中的关键概念。
力矩的定义
例如，天平的称重原理就是基于力矩平衡，两边的力矩相等时天平达到平衡状态。
力矩平衡的实际应用
物体处于平衡状态时，所有外力矩之和为零，即ΣM=0，这是判断平衡的数学基础。
平衡条件的数学表达
应力与应变分析
叁
应力的种类与计算
轴向应力
轴向应力是由于外力沿杆件轴线方向作用而产生的，计算公式为σ=F/A，其中F是作用力，A是横截面积。
剪切应力
剪切应力发生在两个相对面上，由外力沿平行于这些面的方向作用产生，计算公式为τ=F/A，其中F是剪切力，A是剪切面积。
弯曲应力
弯曲应力是由弯矩引起的，通常出现在梁或板的截面上，计算公式为σ=M*y/I，其中M是弯矩，y是距离中性轴的距离，I是截面惯性矩。
应变的定义与测量
应变是物体在外力作用下产生的形变与原始尺寸的比值，是无量纲的物理量。
应变的定义
应变片是一种测量应变的传感器，通过贴在材料表面来检测其微小的形变。
应变片的使用
光弹性法利用透明材料在应力作用下产生的双折射现象来测量应变分布。
光弹性法测量应变
数字图像相关法通过分析物体表面图像的变化来计算应变，适用于复杂形状物体的测量。
数字图像相关法
应力-应变关系
胡克定律描述了弹性区域内应力与应变成正比的关系，是材料力学分析的基础。
胡克定律
屈服点是材料开始塑性变形的应力值，强度极限则是材料能承受的最大应力。
屈服点和强度极限
当材料受到拉伸或压缩时，横向尺寸会发生变化，泊松效应解释了这种现象。
泊松效应
结构力学应用
肆
梁的弯曲理论
梁的弯曲理论基于几个基本假设，如平面截面假设，用于简化分析梁的受力情况。
基本概念与假设
01
通过梁的弯曲理论，可以计算出梁在不同载荷作用下的弯曲应力，如正应力和剪应力。
弯曲应力计算
02
挠度是指梁在受力后发生的垂直位移，梁的弯曲理论提供了计算最大挠度的方法。
梁的挠度分析
03
例如，桥梁设计中，工程师会应用梁的弯曲理论来确保结构的稳定性和安全性。
应用实例分析
04
框架结构分析
绘制弯矩和剪力图，直观展示结构在荷载作用下的受力状态，为设计提供依据。
弯矩和剪力图绘制
计算框架结构中各节点的位移，确保结构在荷载作用下的稳定性和安全性。
节点位移计算
通过静力平衡原理，分析框架结构在各种荷载作