工学工程力学课件工程力学课件

工程力学课件课程概述基本概念介绍工程力学的基本概念，如力、运动、平衡、材料强度等。应用领域涵盖各种工程领域，如土木工程、机械工程、航空航天工程等。工程实践提供现实世界中工程力学应用的案例和实例。力与力的平衡静力平衡物体保持静止状态，合力为零。动态平衡物体保持匀速直线运动，合力为零。力矩平衡物体保持静止状态，合力矩为零。力的分解与合成1力的分解将一个力分解成两个或多个力的过程。2力的合成将两个或多个力合成一个力的过程。3平行四边形法则力的合成和分解常用平行四边形法则。4力的投影力的投影是指将力沿某一方向分解后的分力。力对物体的作用运动力可以使物体开始运动，改变运动方向，或改变运动速度。变形力可以使物体发生形变，例如拉伸、压缩、弯曲或扭转。平衡多个力作用于物体时，如果它们相互抵消，物体将保持静止或匀速直线运动。力矩与偶力1力矩定义力矩是力对物体产生旋转运动的能力，由力的大小、力臂和力的方向决定。2偶力定义偶力是由一对大小相等、方向相反、作用线平行的力组成的力系，它能使物体产生转动，但不产生平动。3力矩与偶力的应用力矩和偶力在机械、工程领域广泛应用，例如拧螺丝、转动轴承、控制机器运动等。刚体受力分析1定义理想化模型2方法隔离体3步骤平衡方程2D力系的平衡1力矩平衡所有外力矩的矢量和为零2合力平衡所有外力的矢量和为零力的分布集中力作用在一点上的力，如点接触力。分布力作用在一定面积或体积上的力，如重力。均匀分布力分布力在作用区域内均匀分布，如均布荷载。非均匀分布力分布力在作用区域内不均匀分布，如三角形荷载。质点动力学牛顿定律牛顿运动定律是力学中的基本定律，描述了质点在受外力作用下的运动规律。它们分别是牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。动量与动量定理动量是描述物体运动状态的物理量，动量定理描述了动量变化与所受合外力的关系。动量守恒定律动量守恒定律指出，在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。功与能量功是力对物体所做的功，能量是物体做功的能力。能量可以以不同的形式存在，如动能、势能等。能量守恒定律能量守恒定律指出，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，系统的总能量保持不变。质点运动学1位移描述质点位置变化2速度描述质点运动快慢3加速度描述质点运动速度变化动量与动量定理动量定义动量是物体质量和速度的乘积，描述了物体运动的趋势。动量定理动量定理指出，物体动量的变化等于它所受合外力的冲量。动量守恒定律定义在一个封闭的系统中，系统的总动量保持不变。应用广泛应用于碰撞、爆炸等物理现象的分析。例子例如，在没有外力的作用下，两个物体发生碰撞，它们的总动量保持不变。功与能量功是力在物体位移方向上做的功,能量是物体做功的本领。功和能量是物理学中两个重要的概念,用来描述物体做功的能力。能量守恒定律是物理学中的基本定律,它表明能量既不能创造也不能消失,只能从一种形式转化为另一种形式。势能与动能1势能物体由于其位置或状态而具有的能量被称为势能。2动能物体由于其运动而具有的能量被称为动能。3能量守恒在没有能量损失的情况下，势能和动能可以相互转化，总能量保持不变。功能原理功力在物体上做的功等于力的大小和物体在力方向上位移的乘积。势能物体由于其位置或状态而具有的能量，例如重力势能和弹性势能。动能物体由于其运动而具有的能量，等于物体质量和速度平方的一半。机械振动周期性运动机械振动指的是物体围绕其平衡位置的周期性运动，例如钟摆的摆动和音叉的振动。能量传递振动可以传递能量，例如声波和地震波的传播。工程应用机械振动在工程领域有着广泛的应用，例如汽车悬挂系统、飞机机翼的振动分析以及建筑物抗震设计。自由振动无外力系统仅受自身惯性和弹性力的影响，无外部力的作用。固有频率振动频率由系统的固有特性决定，不受外部力的影响。衰减振动由于阻尼的存在，振幅会随着时间逐渐减小。阻尼振动阻尼力阻尼力与振动系统的运动速度成正比，阻碍系统振动的持续。阻尼系数阻尼系数反映阻尼力的大小，它决定了系统振动的衰减速度。阻尼振动类型根据阻尼力大小的不同，阻尼振动可分为欠阻尼、临界阻尼和过阻尼。受迫振动1外部激励系统持续受到外部周期性力的作用，导致振动频率与激励频率一致。2共振现象当激励频率接近系统固有频率时，振幅显著增大，可能导致系统损坏。3应用许多工程应用中存在受迫振动，例如机器的振动、桥梁的晃动和地震对建筑物的冲击。振动控制阻尼通过增加系统阻尼来降低振幅，减少振动能量。调谐调整系统的固有频率，使其远离激励频率，避免共振。隔离使用弹性元件将振动源与敏感部件隔离开，减少振动传递。材料力学基础材料力学是工程力学的重要分支，研究物体在力的作用下发生的变形和破坏规律。它是设计和制造各种工程结构的基础，例如桥梁、建筑物、飞机、汽车等。应力与应变应力是物体内部抵抗变形的能力，应变是物体在力作用下发生的变形程度。强度和刚度强度是指材料抵抗破坏的能力，刚度是指材料抵抗变形的能力。应力与应变应力物体内部由于外力作用而产生的抵抗变形的能力。应变物体在外力作用下发生的变形程度。轴向载荷分析1定义沿着物体轴线作用的力2应力轴向载荷引起的内部应力3应变材料形变程度剪应力分析1剪应力定义剪应力是指作用于物体表面上的平行于该表面的力，其大小等于力的大小除以受力面积。2剪应力计算剪应力计算公式为：τ=F/A，其中τ表示剪应力，F表示作用于物体表面上的平行力，A表示受力面积。3剪应力应用剪应力在工程力学中有着广泛的应用，例如：螺栓连接、铆接、剪切等。扭转载荷分析1扭矩扭矩是指作用在物体上的力矩，使其发生旋转运动。2扭转应力扭转应力是指由扭矩引起的物体内部的应力。3扭转强度扭转强度是指物体抵抗扭转破坏的能力。扭转载荷分析是工程力学中的一个重要内容，用于研究物体在扭矩作用下的力学行为，包括应力、应变、变形、强度和稳定性等方面。弯曲载荷分析1弯曲应力横截面上正应力的分布2弯曲变形梁在弯曲载荷作用下的变形3弯曲强度材料抵抗弯曲载荷的能力复合载荷分析1组合载荷实际工程中，结构通常会受到多种载荷的同时作用。2应力叠加根据叠加原理，可将多种载荷产生的应力进行叠加分析。3强度校核根据叠加后的应力，进行强度校核，确保结构安全可靠。失效准则强度失效材料在承受超过其强度极限的载荷时发生断裂。屈服失效材料在承受超过其屈服极限的载荷时发生永久变形。疲劳失效材料在反复承受低于其强度极限的载荷时发生断裂。蠕变失效材料在长