工程力学贾海鹏课件
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目录
01
工程力学基础
02
结构分析方法
03
载荷与响应
04
工程力学应用
05
实验与实践
06
课件学习资源
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
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，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
01
02
03
静力学原理
力的平衡条件
力矩与转动平衡
力的传递原理
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必须相互抵消。
在静力学分析中，可以将复杂力系统分解为更简单的分力，或将多个力合成一个合力。
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，静力学要求物体在任何方向上的力矩和都为零，以保持转动平衡。
材料力学性质
弹性模量
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。
屈服强度
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。
断裂韧性
断裂韧性衡量材料抵抗裂纹扩展的能力，例如碳纤维复合材料具有较高的断裂韧性。
硬度
硬度是材料表面抵抗其他硬物压入的能力，例如淬火钢的硬度远高于未经处理的钢材。
疲劳极限
疲劳极限是指材料在循环载荷作用下不发生疲劳破坏的最大应力，如钛合金在航空领域的应用。
结构分析方法
章节副标题
02
静定结构分析
静定结构指的是在给定荷载和支撑条件下，结构的内力和位移可以唯一确定的结构。
静定结构的定义
01
静定结构分为静定梁、静定框架和静定拱等类型，每种类型有其特定的分析方法。
静定结构的分类
02
分析静定结构通常采用静力平衡法，通过力的分解和合成来计算结构的内力和位移。
静定结构的分析方法
03
例如，分析一座简单的静定桥梁，需要考虑荷载分布、支撑条件以及结构的几何特性。
静定结构的实例分析
04
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多种变形方式。
冗余度的概念
力法是分析超静定结构的一种方法，通过引入多余未知力，建立并解决超静定方程。
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向量来分析超静定结构。
位移法分析
在超静定结构分析中，影响线有助于确定结构在特定荷载作用下的响应。
影响线的应用
结构力学模型
通过建立静力平衡方程，分析结构在静载作用下的内力和位移，如简支梁和悬臂梁模型。
静力平衡模型
01
02
考虑时间因素，研究结构在动载作用下的响应，例如地震作用下的建筑结构模型。
动力响应模型
03
模拟材料在高应力或大变形下的非线性行为，如塑性变形和裂缝开展对结构的影响。
材料非线性模型
载荷与响应
章节副标题
03
载荷分类
静态载荷与动态载荷
静态载荷指作用在结构上不随时间变化的力，如建筑物的自重；动态载荷则随时间变化，如车辆行驶产生的振动。
01
02
集中载荷与分布载荷
集中载荷是指作用在结构上某一点或极小区域的力，如吊车的吊钩；分布载荷则是指作用在较大面积上的力，如风压或雪载。
应力与应变分析
01
应力的定义与分类
应力是物体内部单位面积上的内力，分为正应力和剪应力，是分析材料受力状态的基础。
03
胡克定律的应用
胡克定律描述了弹性范围内应力与应变的线性关系，是工程力学中分析材料行为的重要工具。
02
应变的概念及其测量
应变是物体在外力作用下产生的形变与原始尺寸的比值，通常通过应变片等传感器进行测量。
04
应力集中效应
应力集中是指在结构不连续处，如孔洞、缺口等，应力值远大于周围区域的现象，对设计有重要影响。
结构响应计算
通过静力分析计算结构在恒定载荷作用下的位移、应力和应变，如桥梁在车辆荷载下的变形。
静力分析
动力分析用于评估结构在动态载荷（如地震、风载）下的响应，例如高层建筑在强风作用下的振动。
动力分析
疲劳分析关注结构在重复载荷作用下的损伤累积和寿命预测，如飞机机翼在多次起降后的疲劳裂纹。
疲劳分析
稳定性分析用于确定结构在临界载荷下的稳定性，例如细长的塔架在风力作用下的屈曲问题。
稳定性分析
工程力学应用
章节副标题
04
结构设计原则
在结构设计中，确保结构安全是首要原则，例如桥梁设计必须能承受最大预期载荷。
设计时需考虑成本效益，如采用最经济的材料和施工方法，以降低整体工程造价。
在满足安全和功能的前提下，设计还需考虑美观，如地标性建筑的外观设计要具有吸引力。
设计应考虑环境影响，采用可持续材料和节能技术，如绿色建筑的推广使用。
安全性原则
经