工程力学课件3

1汇报人：AA2024-01-31工程力学课件3目录contents工程力学基本概念与原理静力学基础与平衡条件材料力学性能与变形分析弹性力学基础与应用领域塑性力学基础与塑性变形分析动力学基础与运动规律研究301工程力学基本概念与原理由相互作用的物体或质点组成的整体，用于研究物体的运动和变形规律。力学系统的定义力学系统分类刚体系统弹性体系统根据研究对象的性质和运动状态，力学系统可分为刚体系统、弹性体系统和流体系统等。忽略物体的变形，将物体抽象为只有质量、位置和速度的质点或刚体。考虑物体的弹性变形，研究物体在外力作用下的应力、应变和位移等。力学系统及其分类研究对象研究方法理论分析实验研究工程力学研究对象与方法工程力学主要研究各种工程结构在静载荷、动载荷、温度、湿度等外部条件下的力学行为和性能。基于力学基本原理和定律，通过数学推导和解析方法求解工程力学问题。包括理论分析、实验研究和数值模拟等，以揭示工程结构的力学规律和优化设计方法。通过实验手段，模拟实际工程条件，测量和分析工程结构的力学响应和性能。揭示了物体运动的基本规律，包括惯性定律、动量定律和作用力与反作用力定律。牛顿运动定律在封闭系统中，能量不会凭空产生或消失，只会从一种形式转化为另一种形式。能量守恒定律在封闭系统中，不受外力作用时，系统的总动量保持不变。动量守恒定律包括胡克定律、剪切定律、泊松比等，描述了材料在受力作用下的变形和破坏规律。材料力学基本定律力学基本原理及定律分析桥梁结构在车辆载荷、风载荷和地震载荷等外部条件下的力学行为和稳定性。桥梁工程研究建筑结构在静载荷、动载荷和温度载荷等条件下的承载能力和变形规律。建筑工程分析机械零件在受力作用下的应力、应变和疲劳寿命等问题，优化机械结构设计。机械工程研究飞行器结构在高速、高温和高压等极端条件下的力学行为和性能。航空航天工程工程应用案例分析302静力学基础与平衡条件静力学主要研究物体在力系作用下的平衡规律。静力学的研究对象力的概念静力学的基本假设力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态发生改变。包括刚体假设、力的可传性假设、二力平衡假设等。030201静力学基本概念及假设03平衡条件的应用利用平衡条件求解未知力或判断物体的平衡状态。01受力分析的基本步骤确定研究对象、画受力图、列平衡方程。02平衡条件的建立根据物体的受力情况，建立相应的平衡条件，如二力平衡条件、三力平衡条件等。受力分析与平衡条件建立通过力的平移和合成，将复杂的平面力系简化为简单的力系。平面力系的简化包括平行四边形法则、三角形法则等。力的合成方法合力与分力之间遵循平行四边形法则或三角形法则。合力与分力的关系平面力系简化与合成方法123包括空间任意力系的平衡条件和空间特殊力系的平衡条件。空间力系的平衡条件通过列写平衡方程，求解未知力或判断物体的平衡状态。空间力系平衡问题的求解方法空间力系平衡问题在工程实际中具有广泛的应用，如桥梁、建筑等的稳定性分析。平衡问题的实际应用空间力系平衡问题求解303材料力学性能与变形分析ABCD材料力学性能指标及测试方法弹性模量、切变模量与泊松比描述材料在弹性阶段的变形特性。硬度与冲击韧性反映材料的软硬程度和抗冲击能力。屈服强度与抗拉强度衡量材料在拉伸过程中的抵抗能力。测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验等。拉伸变形材料在压缩外力作用下产生缩短和截面增大的变形。压缩变形剪切变形变形特点01020403分析不同变形形式下材料的应力、应变分布及变化规律。材料在拉伸外力作用下产生伸长和截面缩小的变形。材料在剪切外力作用下，两部分沿外力作用方向发生相对错动。拉伸、压缩与剪切变形特点分析弯曲变形梁在横向力作用下产生弯曲，截面发生翘曲。内力图描述梁横截面上内力（弯矩、剪力）随截面位置变化的图形。绘制技巧确定控制截面，利用平衡条件求解内力，按比例绘制内力图。注意事项考虑梁的约束条件、荷载类型及分布等因素对弯曲变形和内力的影响。弯曲变形与内力图绘制技巧组合变形求解策略叠加原理解题步骤组合变形问题求解策略将复杂组合变形分解为若干基本变形，分别求解各基本变形引起的应力和应变，再叠加得到总应力和总应变。在满足一定条件下，各基本变形引起的应力和应变可以线性叠加。明确组合变形类型，确定基本变形分解方式，分别求解各基本变形，叠加得到最终结果。构件同时发生两种或两种以上基本变形。304弹性力学基础与应用领域弹性力学定义研究弹性体在外力作用下的应力、应变和位移规律的学科。基本假设连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设。弹性体分类线弹性体和非线弹性体。弹性力学基本概念及假设条件应力定义及分类正应力、剪应力；第一、二、三主应力。应变定义及分类线应变、角应变；剪切应变、体积应变。广义胡克定律描述应力与应变之间的线性关系。弹性模量、泊松比等物理量表征材料弹性性质的常数。弹性体内部应力与应变关系探讨

弹性力学边界条件及求解方法边界条件分类位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件。求解方法按位移求解、按应力求解；解析法、数值法（如有限单元法）。圣维南原理局部边界条件改变对远离该区域的影响很小。弹性力学在工程领域应用机械工程机械零件的强度、刚度和稳定性分析。土木工程桥梁、建筑等结构的静力和动力分析。航空航天工程飞机、火箭等飞行器的结构设计和优化。生物医学工程人体骨骼、器官等生物组织的力学行为研究。305塑性力学基础与塑性变形分析研究物体在塑性状态下的力学行为和变形规律的学科。塑性力学定义包括连续性假设、均匀性假设、各向同性假设等。基本假设条件阐述应力与应变在塑性力学中的定义及其物理意义。应力与应变概念塑性力学基本概念及假设条件塑性变形特点不可逆性、体积不变性、流动性等。屈服准则概念描述材料开始发生塑性变形的应力条件。常用屈服准则Tresca屈服准则、Mises屈服准则等，及其适用范围和优缺点。塑性变形特点与屈服准则探讨塑性本构关系描述塑性状态下应力与应变之间的关系。增量理论分析塑性变形过程中应力与应变的增量关系。塑性势概念引入塑性势函数，描述塑性应变增量的方向。加载与卸载准则判断材料在塑性状态下是处于加载还是卸载状态。塑性本构关系及增量理论应用包括锻造、轧制、挤压等。塑性加工成型方法通过数值模拟分析，优化塑性加工成型过程中的工艺参数，提高产品质量和生产效率。工艺参数优化有限元法、有限差分法等在塑性加工成型过程中的应用。数值模拟方法结合实际案例，分析塑性加工成型过程中的力学行为和变形规律。典型案例分析01030204塑性加工成型过程模拟分析306动力学基础与运动规律研究动力学基本概念动力学是研究物体机械运动与力之间关系的一门学科，主要探讨物体运动状态改变的原因。运动描述方法通过位移、速度、加速度等物理量来描述物体的运动状态，其中位移表示物体位置的变化，速度和加速度分别表示物体运动的快慢和速度变化的快慢。动力学基本概念及运动描述方法物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比，且加速度方向与作用力方向相同。通过牛顿第二定律可以求解物体的运动状态，如根据已知的作用力和物体质量计算物体的加速度，进而预测物体的运动轨迹。牛顿第二定律在动力学中应用应用实例牛顿第二定律表述动量定理物体动量的变化等于作用在物体上的冲量，即Ft=mv2-mv1，其中F为作用力，t为时间，m为物体质量，v1和v2分别为物体的初速度和末速度。动量矩定理物体对某点的动量矩的变化等于作用在物体上的外力对该点的力矩的冲量，即M=J2-J1，其中M为外力对某点的力矩的冲量，J1和J2分别为物体对某点的初动量矩和末动量矩。动能定理物体动能的变化等于作用在物体上的外力所做的功，即W=Ek2-Ek1，其中W为外力所做的功，Ek1和Ek2分别为物体的初动能和末动能。动量定理、动量矩定理和动能定理要点三碰撞类型分析根据碰撞前后物体的运动状态和能量变化，可将碰撞分为弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞等类型