《工程力学专题复习》课件

工程力学专题复习本课程将深入探讨工程力学的基本概念和原理，为学生提供扎实的理论基础和实践能力。课程大纲第一章静力学力的合成与分解力矩和力偶平面力系的平衡第二章动力学运动学动力学基本定理刚体平面运动分析第三章材料力学应力应变轴向拉伸与压缩弯曲第四章结构力学静定结构分析超静定结构分析结构稳定性第一章静力学静力学是工程力学的基础，研究物体在静止状态下受力情况和运动平衡规律。它主要分析物体在静止状态下所受的力，并运用力学原理研究物体的平衡条件和稳定性。平面的力系平衡11.力系的合成将多个力合并成一个合力，简化力系的分析。22.力系的平衡条件当力系的作用下，物体处于静止状态或匀速直线运动状态，称为平衡。33.平衡方程通过力的平衡条件建立方程组，求解未知力的大小和方向。44.常见力系包括共点力系、平行力系、一般力系等，需要根据具体情况选择合适的解法。平面骨架的受力分析平面骨架的受力分析是工程力学中的一个重要概念，它涉及到对结构内部受力的计算和分析。平面骨架通常由连接在一起的杆件组成，用于支撑负载并传递力量。1确定节点节点是杆件连接的位置2识别约束约束限制了结构的运动3绘制受力图将所有外力和内力表示在图上4建立平衡方程利用力的平衡原理建立方程式5求解未知力通过解方程式，可以求解未知力的值通过以上步骤，可以进行平面骨架的受力分析，了解结构各部分承受的力的大小和方向，从而评估结构的稳定性和承载能力。计算平面承载结构的内力建立结构模型简化实际结构为理想模型，例如杆件、节点等，忽略次要因素，方便计算。绘制受力图根据结构受力情况，绘制外力、支座反力以及杆件的内力，明确各个力的作用方向和大小。选择分析方法根据结构类型和受力情况选择合适的分析方法，例如截面法、节点法等，并应用相关公式进行计算。求解内力利用平衡方程、力矩平衡方程以及几何关系，对结构的内力进行求解，得出杆件上的轴力、剪力、弯矩等内力大小。摩擦力问题求解摩擦力公式摩擦力是阻碍物体运动的力。摩擦力的大小与正压力和摩擦系数有关。静摩擦力静摩擦力是物体处于静止状态时产生的摩擦力，其大小等于使物体开始运动所需的最小力。滑动摩擦力滑动摩擦力是物体相对另一个物体滑动时产生的摩擦力，其大小与正压力和滑动摩擦系数有关。滚动摩擦力滚动摩擦力是物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦力，其大小与正压力和滚动摩擦系数有关。第二章动力学动力学是研究物体运动及其与力的关系的学科。它涵盖了运动学、动力学和能量学三大领域，为理解和分析工程结构的运动行为提供理论基础。刚体平面运动分析平动刚体所有点都具有相同的运动轨迹和速度，可以看作一个质点运动。转动刚体绕固定轴旋转，每个点都做圆周运动，速度方向不同。复杂运动刚体同时进行平动和转动，例如滚动，分析需要分解成平动和转动两部分。动量定理的应用动量定理是动力学中最基本、最重要的定理之一，它描述了物体动量变化与所受外力冲量之间的关系。动量定理可以应用于各种动力学问题，例如碰撞问题、火箭发射问题、物体在力场中的运动问题等。动量定理的应用使我们可以通过物体动量变化来求解外力冲量，或者通过外力冲量来求解物体动量变化。动能定理的应用应用场景特点求解物体的运动速度适用于力做功和物体动能变化之间的关系计算系统能量转化可以分析力功和物体动能变化的对应关系运动轨迹的计算可用于分析物体在受力作用下的运动轨迹小型飞行器动力特性小型飞行器动力特性分析是工程力学的重要组成部分，涉及飞行器升力、阻力、推进力等力的分析。动力特性分析能帮助我们了解小型飞行器的飞行性能，例如起飞速度、爬升率、航程等，并为飞行器的设计和优化提供指导。通过动力特性分析，我们可以更好地理解小型飞行器的动力系统，例如发动机、螺旋桨、翼型等，并针对不同飞行场景，例如巡航飞行、悬停飞行、爬升飞行等，选择合适的动力系统配置，以实现最佳飞行效率。第三章材料力学材料力学是工程力学的重要组成部分，研究各种材料在各种载荷作用下的力学行为。学习材料力学可以帮助我们理解结构的承载能力、变形特性和失效模式。应力应变关系应力应力是指作用在材料横截面积上的外力。单位为帕斯卡（Pa）或牛顿每平方米（N/m²）。应变应变是指材料在受力后产生的形变量。应变是无量纲量，通常用百分比表示。轴向载荷下的应力分析1应力定义外力作用在杆件截面上的平均值2应变定义杆件长度变化量与原长度的比值3应力应变关系胡克定律描述应力与应变的线性关系轴向载荷是指沿着杆件的轴线作用的外力。该力会使杆件产生拉伸或压缩变形，从而在杆件的截面上产生应力。应力的分析主要包括应力定义、应变定义和应力应变关系。通过了解这些基本概念，可以预测杆件在轴向载荷作用下的力学行为，并进行安全可靠的设计。弯曲载荷下的应力分析1弯曲应力弯曲应力是指物体在弯曲载荷作用下产生的内应力。它主要集中在物体横截面的上下边缘，并且随着距离中性轴的距离增加而增大。2弯曲应变弯曲应变是指物体在弯曲载荷作用下产生的变形程度。它与弯曲应力成正比，可以通过实验或理论分析进行计算。3弯曲强度弯曲强度是指材料抵抗弯曲载荷的能力，它表示材料在弯曲破坏之前所能承受的最大应力。扭转载荷下的应力分析扭转应力分析是工程力学中重要的组成部分，用于计算扭转载荷作用下结构的应力和变形情况。1扭转应力公式基于材料力学理论推导2材料特性材料的弹性模量和泊松比3边界条件固定端和自由端的约束条件4扭转应力分布横截面上的应力分布规律5最大扭转应力确定结构的抗扭强度该分析方法可以应用于各种工程结构，例如传动轴、螺栓和齿轮等。组合载荷下的应力分析1叠加原理组合载荷下，可将多种载荷分解为单一载荷。2应力叠加分别计算单一载荷下应力，再叠加得到组合载荷下总应力。3应力集中孔洞、缺口等几何形状变化会使应力集中，需考虑应力集中系数。第四章结构力学结构力学是工程力学的重要分支，主要研究各种结构在荷载作用下的力学特性，例如应力、应变、位移和稳定性等。静定结构受力分析定义静定结构是指结构的内力和反力可以通过静力平衡方程直接求解的结构，不需要考虑结构的变形。方法静定结构的受力分析主要使用静力平衡方程，包括力的平衡、力矩的平衡和力偶的平衡。步骤首先需要确定结构的支座反力，然后根据结构的几何形状和受力情况，画出受力图，并建立静力平衡方程。应用静定结构在工程实践中广泛应用，例如桁架、梁和框架等。超静定结构的力法求解1建立力法方程引入多余约束，建立静力平衡方程2求解力法方程利用结构的变形协调条件，求解多余约束力3计算内力根据力法方程解，计算结构内力4绘制内力图直观展示结构内力分布力法是解决超静定结构的重要方法。通过引入多余约束，建立力法方程，利用结构的变形协调条件求解多余约束力，进而计算结构内力。变形计算的能量法能量法基本原理能量法是一种基于结构力学能量原理的计算方法，它利用结构的变形能和外力功之间的关系，进行结构变形计算。变形能的计算能量法计算结构的变形能，并将其与外力功相等，求解结构的位移或应力。能量法分类常见的能量法包括位移法、应力法和混合法，它们在计算方法和适用范围上有所区别。能量法的优势能量法在处理复杂结构时，具有计算简便、适用性强的优势。能量法的应用能量法广泛应用于工程结构的变形分析，例如桥梁、建筑物和