自考工程力学课件

自考工程力学课件日期：}演讲人：目录工程力学概述静力学基础目录动力学基础弹性力学简介塑性力学简介目录工程力学实验方法与技术工程力学在实际工程中应用案例工程力学概述01工程力学定义工程力学是技术基础学科，主要研究物体在受力状态下的强度、刚度、稳定性和动力学等方面的问题。研究对象工程力学的研究对象包括各种工程结构和机械中的杆、梁、板、壳等基本构件，以及由这些基本构件组成的复杂结构。工程力学定义与研究对象工程力学发展历程力学知识起源力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验，如杠杆、斜面等简单机械的使用。静力学基础奠定古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置等作了系统研究，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。动力学发展在欧洲文艺复兴时期以后，对力和运动之间的关系逐渐有了正确的认识，动力学得到了快速发展。工程力学的形成随着工程技术的发展，力学知识逐渐应用于实际工程中，形成了工程力学这一学科。工程力学应用领域建筑领域工程力学在建筑领域中有着广泛的应用，如建筑结构的设计、施工和抗震等。02040301航空航天领域在航空航天领域，工程力学用于飞行器结构的设计和优化，以及飞行过程中的动力学分析等。机械领域在机械领域中，工程力学用于机械部件的强度、刚度和稳定性分析，以及机械系统的动力学分析等。其他领域工程力学还广泛应用于水利、桥梁、车辆、船舶、石油等其他工程领域。静力学基础02包括二力平衡公理、加减平衡公理、作用与反作用公理等，是静力学的基本出发点。静力学公理主要包括力的平行四边形法则、力矩定理、平衡条件等，用于解决静力学中的基本问题。静力学定理动力学问题转化为静力学问题的桥梁，将动力学中的惯性力视为静力学中的平衡力。达朗伯原理静力学公理与定理010203约束与约束力分析约束力求解方法通过画受力图、列平衡方程等方法求解未知约束力。约束力特点约束力是被动力，其大小和方向由物体的运动状态和其他作用力共同决定。约束类型柔性约束、光滑接触约束、铰链约束等，不同类型的约束对物体产生的约束力不同。受力分析与受力图绘制受力分析步骤确定研究对象，分析物体所受的所有力，包括主动力和被动力。受力图绘制方法按照力的图示方法和简化原则，将物体所受各力在图中表示出来，并标明力的方向和作用点。受力图的应用受力图是进行静力学计算和结构设计的重要基础，通过受力图可以直观地看出物体的受力情况和各力之间的关系。动力学基础03理论力学的分支学科，研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学动力学基本概念及运动学描述忽略物体的大小和形状，只考虑其质量的点。质点在运动中，任意两点间距离保持不变的物体。刚体研究物体的位置、速度和加速度等运动状态及其变化规律。运动学描述牛顿第一运动定律（惯性定律）物体不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态。牛顿第二运动定律（动量定律）物体的加速度与作用在其上的合外力成正比，与物体质量成反比，方向与合外力方向相同。牛顿第三运动定律（作用-反作用定律）两物体间的作用力与反作用力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。应用分析物体的受力情况，求解物体的运动状态或受力大小。牛顿运动定律及其应用动量定理物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。动量矩定理质点系的动量矩与质点系受机械作用的冲量矩之间的关系，有微分形式和积分形式两种。动能定理合外力对物体所做的功，等于物体动能的变化量。应用动量定理和动能定理可解决质点动力学问题，动量矩定理用于研究刚体动力学问题。动量定理、动量矩定理和动能定理弹性力学简介04固体力学的重要分支，研究弹性物体在外力和其他外界因素作用下产生的变形和内力。弹性力学定义弹性体，即在外力作用下能产生变形，当外力去除后能恢复原状的物体。弹性力学的研究对象研究弹性体的应力、应变和位移等，以及它们之间的关系。弹性力学的主要内容弹性力学基本概念及研究内容010203弹性体应力与应变关系分析应力物体内部单位面积上的力，包括正应力和切应力。物体在外力作用下产生的变形，包括正应变和切应变。应变在弹性范围内，应力与应变成正比，即胡克定律。应力与应变的关系平衡方程描述弹性体内部应力与外力之间的平衡关系，包括微分平衡方程和积分平衡方程。边界条件描述弹性体与外界的相互作用，包括力的边界条件和位移的边界条件。平衡方程与边界条件的关系平衡方程是弹性体内部应力分布的基础，边界条件是确定弹性体应力分布的必要条件。弹性体平衡方程与边界条件塑性力学简介05塑性力学定义研究内容塑性力学是固体力学的一个分支，主要研究固体在塑性变形状态下的力学行为。塑性力学研究内容包括塑性变形与外力的关系、应力场、应变场以及有关规律，及其相应的数值分析方法。塑性力学基本概念及研究内容塑性变形定义物体受到足够大外力作用后，部分或全部变形超出弹性范围而进入塑性状态，外力卸除后，变形部分或全部不消失。塑性力学重要性塑性力学在工程领域中具有广泛应用，如金属塑性加工、结构塑性设计等。塑性变形特点与分类塑性变形特点01塑性变形具有不可逆性，即变形后不能完全恢复到原有形态；同时，塑性变形还伴随着能量的耗散和转化。塑性变形分类02根据变形性质，塑性变形可分为拉伸变形、压缩变形、弯曲变形和扭转变形等；根据变形程度，可分为弹性变形和塑性变形。塑性变形与弹性变形区别03弹性变形是可逆的，即卸载后能恢复原状；而塑性变形是不可逆的，卸载后不能恢复原状。影响塑性变形的因素04塑性变形受材料的力学性质、温度、应变速率等多种因素的影响。塑性本构关系及屈服准则塑性本构关系01描述塑性变形过程中应力与应变之间的关系，是塑性力学研究的核心内容之一。屈服准则02判断材料是否进入塑性状态的条件或准则，常用的屈服准则有特雷斯卡屈服准则和米塞斯屈服准则等。塑性本构关系与弹性本构关系区别03弹性本构关系描述的是应力与应变之间的可逆关系，而塑性本构关系描述的是应力与应变之间的不可逆关系。屈服准则的应用04屈服准则在工程实践中具有重要意义，可用于确定材料的极限承载能力、评估结构的稳定性等。工程力学实验方法与技术06实验设计原则与实验方法选择实验目标明确明确实验目标，确定实验方案和实验方法，确保实验结果的准确性。简单易行实验设计应简单易行，便于操作和观测，尽量降低实验成本。重复性实验设计应考虑重复性，确保实验结果的可靠性和稳定性。安全性实验过程中应注意安全，避免意外事故的发生。实验设备简介及操作规范电子万能试验机适用于拉伸、压缩、弯曲等多种力学实验，操作前应检查设备是否正常运行，遵守操作规程。压力机用于材料的压缩实验，需保证试样放置正确，加压速度均匀。扭转试验机主要用于测量材料的扭转性能，需保证试样固定稳定，避免外部干扰。冲击试验机用于测量材料的冲击韧性，需保证试样尺寸和冲击速度符合标准。数据记录与处理实验数据应准确记录，避免漏记或重复记录，数据处理时应遵循科学的方法和原则。误差来源分析误差可能来源于实验设备、实验方法、环境等方面，应进行全面分析和评估。误差控制方法采用多次实验取平均值、修正误差公式等方法，有效控制实验误差。数据可视化通过图表等方式展示实验结果，便于分析和理解。数据处理与误差分析技巧工程力学在实际工程中应用案例07运用静力学和材料力学原理，分析桥梁支撑结构的稳定性和承载能力，确保桥梁安全。研究桥梁在移动荷载（如车辆、行人等）作用下的动态响应，避免共振现象导致的结构破坏。利用地震工程学原理，进行桥梁抗震设计，提高桥梁在地震作用下的稳定性。运用空气动力学原理，分析桥梁在风荷载作用下的受力情况，确保桥梁抗风稳定性。桥梁结构设计中工程力学应用桥梁支撑结构桥梁动态响应桥梁抗震设计桥梁风荷载分析建筑结构优化设计在保证结构安全的前提下，运用工程力学方法进行结构优化，降低建筑成本。建筑结构抗震设计根据地震工程学原理，进行建筑结构抗震设计，提高建筑物的抗震性能。建筑工程事故分析利用工程力学原理，对建筑工程事故进行原因分析，为事故处理提供科学依据。建筑结构稳定性分析运用力学原理，分析建筑结构的稳定性，确保建筑在承受各种荷载时不会发生倒塌或破坏。建筑结构设计中工程力学应用机械设备设计中工程力学应用机械设备强度分析运用材料力学和断裂力学