工程力学课件谢帮华
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目录
壹
工程力学基础
贰
力学分析方法
叁
结构力学应用
肆
动力学与振动
伍
实验力学技术
陆
工程力学案例研究
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，分为接触力如摩擦力和非接触力如重力。
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
力的传递原理
力的分解与合成
静力学中，一个物体处于静止状态时，作用在物体上的所有力和力矩必须相互平衡。
在静力学分析中，可以将复杂的力系统分解为简单的分力，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。
静力学研究中，力矩的概念用于分析物体的转动平衡状态，确保物体不发生旋转。
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，例如铝合金在特定条件下屈服强度会降低。
屈服强度
02
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。
断裂韧性
03
疲劳极限是指材料能承受的循环应力极限，不引起疲劳破坏的最大应力值，如钛合金的疲劳极限较高。
疲劳极限
04
力学分析方法
第二章
力系的简化
通过合成与分解，将多个力简化为一个或几个等效的力，便于分析物体的受力情况。
力的合成与分解
确定等效力系，将复杂力系转化为简单力系，如将平行力系简化为一个合力。
等效力系的确定
计算力对某一点的力矩，将力系简化为一个力矩，以简化复杂力系的分析。
力矩的计算
力的平衡条件
静力平衡要求物体所受的外力和力矩之和为零，例如桥梁在设计时必须满足静力平衡条件。
静力平衡条件
01
动力平衡涉及加速度和质量，如高速旋转的飞轮必须考虑动力平衡以避免振动和损坏。
动力平衡条件
02
应力与应变分析
应力是物体内部单位面积上的内力，分为正应力和剪应力，是力学分析的基础概念。
01
应变是物体形变与原始尺寸的比值，通常通过应变片等传感器进行精确测量。
02
胡克定律描述了弹性范围内应力与应变的线性关系，是材料力学分析中不可或缺的理论基础。
03
通过应力-应变曲线可以了解材料的弹性模量、屈服强度和断裂特性等重要力学性能指标。
04
应力的定义和分类
应变的概念及其测量
胡克定律的应用
应力-应变曲线分析
结构力学应用
第三章
梁的弯曲理论
介绍梁弯曲理论的基本概念，如挠度、弯矩、剪力等，以及所基于的平面假设和材料均匀性假设。
基本概念与假设
阐述如何根据梁的受力情况计算弯曲应力，包括正应力和剪应力的计算公式及其应用。
弯曲应力的计算
解释梁在受力后如何发生变形，包括挠曲线方程的推导及其在实际工程中的应用。
梁的变形分析
讨论不同截面形状对梁弯曲性能的影响，如惯性矩和截面模数的计算及其在设计中的重要性。
梁的截面特性
板壳结构分析
01
板壳结构的基本概念
板壳结构是工程力学中的一种重要结构形式，广泛应用于建筑、航空航天等领域。
03
板壳结构的分析方法
介绍常用的板壳结构分析方法，如有限元法、能量法等，及其在实际工程中的应用。
02
板壳结构的受力特点
板壳结构在受力时表现出独特的力学行为，如弯曲、拉伸和剪切等，需精确分析。
04
板壳结构设计案例
举例说明板壳结构在实际工程中的应用，如桥梁、压力容器等的设计与分析。
稳定性问题
通过计算临界载荷，可以预测结构在何种载荷作用下会失去稳定性，如细长柱的屈曲。
临界载荷分析
在设计阶段考虑稳定性，确保结构在极端条件下仍能保持其功能，例如桥梁的抗风设计。
稳定性设计原则
识别结构可能的失稳模式，如局部屈曲或整体屈曲，对预防结构失效至关重要。
失稳模式识别
动力学与振动
第四章
运动学基础
阐述如何根据物体的运动情况建立运动方程，例如匀加速直线运动方程。
运动方程的建立
解释如何使用现代仪器测量物体的位移、速度和加速度等运动学参数。
运动学参数的测量
介绍物体运动的速度和加速度定义，以及它们在描述运动状态中的重要性。
速度与加速度概念
01、
02、
03、
动力学方程
牛顿第二定律
01
牛顿第二定律是动力学方程的基础，它描述了力与加速度之间的关系，即F=ma。
动量守恒定律
02
动量守恒定律指出，在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
能量守恒定律
03
能量守恒定律表明，在一个封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
振动理论基础
简谐振动是最基本的振动形式，描述了物体