高职工程力学课件
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目录
壹
工程力学基础
贰
工程力学应用
叁
力学实验与实践
肆
力学计算方法
伍
力学课程教学资源
陆
课程考核与评价
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，分为接触力和非接触力，如重力、摩擦力等。
力的定义和分类
牛顿的三大定律是力学的基础，描述了力与物体运动状态变化之间的关系。
牛顿三大运动定律
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。
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条件。
力的矩和平衡条件
静力学原理
静力学中，一个物体处于静止状态时，作用在它上面的所有力必须相互平衡，即合力为零。
力的平衡条件
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
力矩是力与力臂的乘积，描述了力对物体转动效果的影响；力偶则指大小相等、方向相反的两个力。
力矩和力偶
在静力学中，确定物体的支撑反力是分析结构稳定性的关键步骤，通常通过受力图和平衡方程来计算。
支撑反力的计算
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
断裂韧性衡量材料抵抗裂纹扩展的能力，如高强度钢具有较高的断裂韧性。
断裂韧性
屈服强度指材料开始发生塑性变形的应力极限，例如铝合金在特定压力下会发生屈服。
屈服强度
疲劳极限是指材料能够承受的反复应力而不发生疲劳破坏的最大值，例如航空用钛合金的疲劳极限很高。
疲劳极限
01
02
03
04
工程力学应用
第二章
结构分析基础
静力学分析
疲劳与断裂分析
结构稳定性分析
材料力学性能
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。
材料力学性能包括弹性模量、屈服强度等，是结构分析中评估材料承载能力的关键参数。
结构稳定性分析关注结构在受力后是否能保持原有形态，防止发生失稳破坏。
疲劳与断裂分析用于预测结构在循环载荷作用下的寿命和可能的断裂模式。
力学在设计中的应用
在建筑设计中，力学原理用于确保结构稳定性，如桥梁和摩天大楼的设计。
结构稳定性分析
01
工程师利用力学知识选择合适的材料，并优化设计以承受预期的载荷和应力。
材料选择与优化
02
在机械设计中，力学用于分析和设计动力系统，如发动机和传动装置，确保高效运转。
动力系统设计
03
工程案例分析
分析赵州桥的力学原理，展示如何运用静力学和材料力学知识确保桥梁的稳定性和耐久性。
01
桥梁结构分析
探讨上海中心大厦的风荷载计算，说明工程力学在高层建筑抗震设计中的应用。
02
建筑结构设计
以汽车发动机活塞为例，讲解如何通过力学分析确保零件在高温高压下的结构强度和可靠性。
03
机械零件强度计算
力学实验与实践
第三章
实验室设备介绍
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。
万能材料试验机
通过激光和光学原理测量微小变形，广泛应用于应力分析和位移测量。
光学测量系统
用于研究材料在不同频率和温度下的动态力学性能，对材料科学有重要意义。
动态力学分析仪
实验操作流程
在进行力学实验前，学生需熟悉实验设备、了解实验目的，并检查仪器是否完好。
实验前的准备
01
按照实验指导书，学生应准确执行每一步操作，记录实验数据，确保实验结果的准确性。
实验步骤的执行
02
实验结束后，学生需对收集的数据进行整理，运用适当的数学工具进行分析，得出结论。
数据处理与分析
03
学生应根据实验结果撰写报告，包括实验目的、过程、结果分析及个人见解，以加深理解。
实验报告的撰写
04
实验结果分析
数据处理方法
采用统计分析软件对实验数据进行处理，确保结果的准确性和可靠性。
误差来源分析
分析实验过程中可能出现的系统误差和随机误差，提出减少误差的措施。
结果对比验证
将实验结果与理论计算或已知数据进行对比，验证实验的正确性和有效性。
力学计算方法
第四章
手算与计算机辅助
对于复杂结构和精确分析，计算机辅助设计（CAD）软件能提供高精度计算和模拟。
计算机辅助设计的优势
在工程实践中，手算用于快速验证和初步分析，计算机辅助用于详细设计和优化。
手算与计算机辅助的结合
在简单结构或初步设计阶段，手算方法快速简便，如梁的弯矩和剪力计算。
手算方法的适用场景
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02、
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数值分析方法
有限元分析
有限元分析(FEA)是工程力学中常用的一种数值方法，通过将复杂结构划分为小单元来模拟物理现象。
01
02
边界元法
边界元法(BEM)适用于解决无限域或半无限域问题，通过边界上的离散化来简化问题求解。
03
差分法
差分法通过将连续的微分方程离散化为代数方程组，适用于求解偏微分