工程力学课件课程绪论

1、课课 程程 绪绪 论论工程力学工程力学( (静力学与材料力学静力学与材料力学) )工工程程力力学学理论力学理论力学材料力学材料力学技术基础课。研究物体受力后的效应。技术基础课。研究物体受力后的效应。运动、平衡（外效应）运动、平衡（外效应）刚体刚体变形、内力（内效应）变形、内力（内效应）变形体变形体 课课 程程 绪绪 论论 课课 程程 绪绪 论论课课 程程 绪绪 论论 工程力学所包含的内容极其广泛，本书工程力学所包含的内容极其广泛，本书所论之所论之“工程力学工程力学”只包含只包含“工程静力学工程静力学” 和和“材料力学材料力学” 两部分。两部分。 著名桥梁专家茅以升说，先不管桥的内部结构，仅就它

2、能够存在1300多年就说明了一切。 赵州桥是建桥史上的创举 赵州桥的设计是前所未有的，没有桥墩，只有一个拱形的大桥洞，它能承受普通桥所不能承受的重量。 4个小桥洞像4座坚实的桥墩分担了大桥所承受的压力，当洪水泛滥时，又能减缓急流对桥身的冲击力，大大增强了大桥抵御大自然侵袭的能力。并且这样设计节省石料。这种高超巧妙的设计可称得上“世界之最”，因此说它是建桥史上的创举。 让人惊叹的是，整个建筑通过巨型网让人惊叹的是，整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予

3、体育场以不可思同一个巨大的容器，赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。议的戏剧性和无与伦比的震撼力。 海风通过纽约世贸双塔之间的狭窄通道，风速海风通过纽约世贸双塔之间的狭窄通道，风速最高达到每小时最高达到每小时120公里，相当于公里，相当于12级人造风。级人造风。 目前上海徐家汇正在筹集两座超高层（目前上海徐家汇正在筹集两座超高层（54层）层）建筑，也会遇到同样问题无风三尺浪。建筑，也会遇到同样问题无风三尺浪。 金门大桥的北端连接北加利福尼亚，南端连接旧金金门大桥的北端连接北加利福尼亚，南端连接旧金山半岛。当船只驶进旧金山，从甲板上举目远望，首先映山半岛。当船只驶进旧金山，从甲板上举

4、目远望，首先映入眼帘的就是大桥的巨形钢塔。钢塔耸立在大桥南北两侧，入眼帘的就是大桥的巨形钢塔。钢塔耸立在大桥南北两侧，高高342米，其中高出水面部分为米，其中高出水面部分为227米，相当于一座米，相当于一座70层高层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米、重厘米、重2.45万万吨的钢缆相连，钢缆中点下垂，几乎接近桥身，钢缆和桥吨的钢缆相连，钢缆中点下垂，几乎接近桥身，钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来。钢缆两端伸延到岸上锚身之间用一根根细钢绳连接起来。钢缆两端伸延到岸上锚定于岩石中。大桥桥体凭借桥两侧两根钢缆所产生的巨大定于岩石中。大桥桥体凭借桥两侧两

5、根钢缆所产生的巨大拉力高悬在半空之中。钢塔之间的大桥跨度达拉力高悬在半空之中。钢塔之间的大桥跨度达1280米，为米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。从海面到世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。从海面到桥中心部的高度约桥中心部的高度约60米，又宽又高，所以即使涨潮时，大米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。型船只也能畅通无阻。 澳澳 门门 桥桥 垮塌后的彩虹桥垮塌后的彩虹桥 3000N3500N4500N6000N12500N 高等力学问题高等力学问题 损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命 与跑步的次数有关与跑步的次数有关 力学是一种文化。力学是一种文化。基础力学

6、教育是一种素质教育。基础力学教育是一种素质教育。 和平号空间站和平号空间站 太阳能电池帆板太阳能电池帆板 国际空间站国际空间站 为什么赛车运动员起跑前要将车轮与地面摩擦生烟？为什么赛车运动员起跑前要将车轮与地面摩擦生烟？ 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 课课 程程 绪绪 论论0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 机械加工用的钻床的立柱，机械加工用的钻床的立柱，如果强度不够，就会折断如果强度不够，就会折断(断裂断裂)或折弯或折弯(塑性变形塑性变形

7、)；如果刚度不；如果刚度不够，钻床立柱即使不发生断裂够，钻床立柱即使不发生断裂或者折弯，也会产生过大弹性或者折弯，也会产生过大弹性变形（图中虚线所示为夸大的变形（图中虚线所示为夸大的弹性变形），从而影响钻孔的弹性变形），从而影响钻孔的精度，甚至产生振动，影响钻精度，甚至产生振动，影响钻床的在役寿命。床的在役寿命。 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 稳定失效的例子多见稳定失效的例子多见于承受轴向压力的工程构于承受轴向压力的工程构件。件。 翻斗货车的液压机构翻斗货车的液压机构中的顶杆，如果承受的压中的顶杆，如果承受的压力过大，或者过于细长，力过大，或者过于细

8、长，就有可能突然由直变弯，就有可能突然由直变弯，发生稳定失效。发生稳定失效。 压杆压杆0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 内燃机的挺杆内燃机的挺杆0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 轴承齿轮传动轴轴承图1.1传动轴0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 工程设计的任务之一就是保证构件在确定的外力作工程设计的任务之一就是保证构件在确定的外力作

9、用下正常工作而不发生强度失效、刚度失效和稳定，即用下正常工作而不发生强度失效、刚度失效和稳定，即保证构件具有足够的强度、刚度与稳定性。保证构件具有足够的强度、刚度与稳定性。 所谓强度是指构件受力后不能发生破坏或产生不可所谓强度是指构件受力后不能发生破坏或产生不可恢复的变形的能力；恢复的变形的能力； 所谓刚度是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹所谓刚度是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形的能力；性变形的能力； 所谓稳定性是指构件在压缩载荷的作用下，保持平所谓稳定性是指构件在压缩载荷的作用下，保持平衡形式不能发生突然转变的能力（例如细长直杆在轴向衡形式不能发生突然转变的能力（例如细长直杆

10、在轴向压力作用下，当压力超过一定数值时，在外界扰动下，压力作用下，当压力超过一定数值时，在外界扰动下，杆会突然从直线平衡形式转变为弯曲的平衡形式）。杆会突然从直线平衡形式转变为弯曲的平衡形式）。 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 强度强度-构件抵抗破坏的能力。构件抵抗破坏的能力。 例如储气罐不应爆破；机器中的齿轮轴不应断裂等。例如储气罐不应爆破；机器中的齿轮轴不应断裂等。刚度刚度-构件抵抗变形的能力。构件抵抗变形的能力。如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。稳定性稳定性-构件保持原有平衡状态的能力。构件保持原

11、有平衡状态的能力。例如千斤顶的螺杆，内燃机的挺杆等。例如千斤顶的螺杆，内燃机的挺杆等。0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 为了完成常规的工程设计任务，需要进行以下几方面为了完成常规的工程设计任务，需要进行以下几方面的工作：的工作： 分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。 研究在外力作用下构件的内部受力、变形和失效的研究在外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律。规律。 提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则与设计方法。设计准则与设计方法。 工程力学课程就是讲授完成

12、这些工作所必需的基工程力学课程就是讲授完成这些工作所必需的基础知识。础知识。 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 塔式吊车起吊重物后，组成塔式吊车起吊重物后，组成塔吊的各杆件都要发生变形，这塔吊的各杆件都要发生变形，这时可以认为塔吊是变形体。时可以认为塔吊是变形体。 但是，如果仅仅研究保持塔但是，如果仅仅研究保持塔吊平衡时重物重量与配重之间的吊平衡时重物重量与配重之间的关系时，又可以将塔吊整体视为关系时，又可以将塔吊整体视为刚体。刚体。0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程

13、力学的主要内容与分析模型 工程构件各式各样。但是构件其几何形状和几工程构件各式各样。但是构件其几何形状和几何尺寸可以大致分为杆、板、壳和块体等几类。何尺寸可以大致分为杆、板、壳和块体等几类。0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.2 0.2 工程力学的主要内容与分析模型工程力学的主要内容与分析模型 0.30.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 课课 程程 绪绪 论论0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力

14、学的分析方法 0.3.1 0.3.1 两种不同的理论分析方法两种不同的理论分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3.2 0.3.2 工程力学的实验分析方法工程力学的实验分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3

15、 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3.3 0.3.3 计算机分析方法计算机分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3 0.3 工程力学的分析方法工程力学的分析方法 0.3