工程力学课件

工程力学ppt课件(重庆大学版)2023REPORTING引言工程力学基础知识材料力学动力学基础静力学分析动力学分析工程力学的应用与发展目录CATALOGUE2023PART01引言2023REPORTING02030401课程简介课程名称：工程力学适用专业：土木工程、机械工程、航空航天工程等课程性质：必修或选修授课单位：重庆大学工程力学系学习目标01掌握工程力学的基本概念、原理和方法。02能够运用工程力学知识解决实际工程问题。培养分析和解决问题的能力，为后续专业课程奠定基础。03PART02工程力学基础知识2023REPORTING力是一个物体对另一个物体的作用，用实线段表示，并标注其大小和方向。力的定义与表示力的三要素力的性质力的大小、方向和作用点是决定力作用效果的三个要素。力的可传递性、矢量性、同体性和独立性。030201力的概念与性质刚体在力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则称该刚体处于平衡状态。平衡的概念对于一个刚体系统，如果它在三个非共线力作用下处于平衡状态，则这三个力的矢量和为零。平衡条件力对点之矩矢量等于该力使该点绕该矢量轴产生的旋转效应。力矩与力矩平衡刚体的平衡03胡克定律在弹性限度内，物体的应变与应力成正比，其比例系数称为弹性模量或杨氏模量。01弹性力学的基本假设物体是连续的、完全弹性且各向同性的。02应力与应变在物体内部某点处，单位面积上的内力称为应力；物体受力后，其几何形状和尺寸发生改变，称为应变。弹性力学基础PART03材料力学2023REPORTING0102材料的基本性质材料的基本性质包括密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数等，这些性质决定了材料在外力作用下的行为和响应。了解材料的基本性质是研究材料力学的基础。拉伸与压缩拉伸与压缩是材料力学中研究材料在轴向拉力和压力作用下的行为的分支学科。拉伸与压缩主要研究材料的应力-应变关系，包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩断裂阶段，以及相关应力计算和强度条件等。弯曲与扭转是研究材料在弯曲和旋转力矩作用下的行为的分支学科。弯曲主要研究梁的弯曲变形和应力分布，包括剪力和弯矩的计算；扭转主要研究圆轴在扭矩作用下的应力与变形，以及扭矩的计算和强度条件。弯曲与扭转材料的失效与强度是研究材料在载荷作用下发生失效的规律和强度的评价标准的学科。材料的失效主要分为韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和蠕变断裂等类型；强度评价标准包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等，这些标准为工程设计和选材提供了依据。材料的失效与强度PART04动力学基础2023REPORTING描述质点在空间中的位置和运动状态，包括位移、速度和加速度等概念。质点运动学研究刚体（无变形的固体）在空间中的位置和运动状态，包括平动、转动和复合运动等。刚体运动学质点和刚体的运动动量描述物体运动状态的物理量，等于质量与速度的乘积。动量矩描述刚体转动状态的物理量，等于对转动轴的力矩与转动角速度的乘积。动能描述物体运动能量的物理量，等于质量与速度平方的一半的乘积。动量、动量矩和动能牛顿第二定律物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。动量定理质点或系统的动量的变化率等于作用力与时间的乘积。动量矩定理刚体绕定轴转动的角速度变化率等于作用力矩与时间的乘积。动力学基本定理PART05静力学分析2023REPORTING静力学是研究物体在力作用下处于平衡状态的科学。平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。静力学的概念一个刚体受到两个力的作用，如果这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上，则刚体处于平衡状态。二力平衡原理一个刚体在三个不平行的力作用下处于平衡状态时，这三个力必共面且汇交于一点。三力平衡定理通过刚体传递的力在杆的两端产生大小相等、方向相反的效应。力的可传递性静力学的概念与原理通过建立物体的平衡方程来求解未知力的方法。解析法通过作力的平行四边形或三角形来求解未知力的方法。图解法利用虚位移原理，通过假设一些不会实际发生的虚位移来求解未知力的方法。虚位移法研究刚体在受到扰动后恢复平衡的能力。刚体平衡的稳定性分析静力分析的方法桥梁和建筑物的设计通过静力学分析，确定桥梁和建筑物的各个部件所受的力和力矩，以确保其安全性和稳定性。车辆设计车辆设计过程中，需要利用静力学分析来确定车辆各部件的受力情况，以优化车辆的性能和安全性。重型机械的设计重型机械如起重机、挖掘机等的设计中，需要利用静力学分析来确定各部件的受力情况，以确保机械的正常运转和安全性。航空航天设计在航空航天设计中，静力学分析用于确定飞行器各部件的受力情况，以确保飞行器的安全性和稳定性。静力学的应用实例PART06动力学分析2023REPORTING描述物体运动状态变化的规律，包括质点和刚体的运动规律。动力学的基本概念物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比，方向与作用力方向相同。牛顿第二定律物体动量的变化等于作用力与时间的乘积。动量定理物体动能的变化等于合外力所做的功。动能定理动力学的概念与原理牛顿运动定律法根据牛顿第二定律，结合已知的运动条件，求解未知的力和运动状态。动量定理法根据动量定理，结合已知的运动条件，求解未知的力和运动状态。动能定理法根据动能定理，结合已知的运动条件，求解未知的力和运动状态。动力学分析的方法030201火箭发动机产生的推力通过反作用力使火箭加速上升，利用了牛顿第三定律。火箭发射汽车刹车时，地面摩擦力使汽车减速，直至停止，利用了牛顿第二定律和动能定理。汽车制动桥梁在风载或地震作用下会产生振动，需要利用动力学分析方法进行抗震和抗风设计。桥梁振动动力学分析的应用实例PART07工程力学的应用与发展2023REPORTING工程力学在建筑设计、施工和结构分析中发挥着重要作用，确保建筑物的安全性和稳定性。建筑领域机械工程航空航天交通运输在机械设计中，工程力学用于分析机器部件的强度、刚度和稳定性，优化设计。飞机和航天器的设计和制造过程中，工程力学为飞行器结构提供必要的支撑和保护。在车辆、船舶和铁路设计中，工程力学用于分析载体的动力学性能和安全性。工程力学的应用领域数值模拟与仿真随着计算机技术的进步，数值模拟和仿真在工程力学中越来越重要，能够更精确地预测和分析结构性能。多学科交叉工程力学与材料科学、计算机科学、环境科学等学科的交叉融合，推动了工程力学的创新发展。智能化与自动化人工智能、机器学习等技术在工程力学中的应用，提高了结构分析的效率和精度。工程力学的发展趋势123随着新材料和新结构的不断涌现，工程力学将面临新的挑战和机遇，需要不