工程力学课程配套

工程力学课程配套日期：目录CATALOGUE工程力学基础概念静力学分析及应用运动学与动力学原理材料力学性能及测试方法结构力学分析与设计方法工程力学实验与仿真技术工程力学基础概念01力学力学是研究物体在力作用下的运动规律及其在实际应用中的学科。它阐述物体的运动、变形、能量等力学特性及其与物理量之间的关系。工程力学工程力学是力学的一个分支，主要研究工程结构中物体的力学特性和规律，并应用于工程设计、施工、检测等实际工程中。力学与工程力学定义工程力学的研究对象包括各种工程结构、构件、机器和设备等。研究对象工程力学的主要任务是研究物体在力的作用下如何保持平衡、稳定和运动，以及如何优化结构设计和提高承载能力。研究任务工程力学的研究对象和任务发展历程工程力学经历了从静力学到动力学、从简单到复杂、从理论到实践的发展过程，在工程领域得到了广泛应用。发展现状随着科技的进步和工程领域的发展，工程力学不断引入新的理论和技术，如有限元法、计算力学等，为工程设计和施工提供了更加准确和高效的方法。同时，工程力学也面临着新的挑战和机遇，如新材料的应用、结构的复杂性等。工程力学的发展历程与现状静力学分析及应用02静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学，其研究对象为静止的物体。静力学定义及研究对象包括二力平衡公理、加减平衡公理、作用与反作用公理等，是静力学研究的基础。静力学公理力是物体之间的相互作用，按性质可分为重力、弹力、摩擦力等。力的性质与分类静力学基本概念与公理010203约束类型及特点常见的约束类型有柔性约束、光滑接触面约束和铰链约束等，不同类型的约束对物体产生的约束力不同。约束力确定方法通过物体的受力分析和平衡条件，可以确定物体所受的约束力大小和方向。约束反力概念及应用约束反力是物体对约束的反作用力，在静力学分析中具有重要意义。约束与约束力分析受力分析与平衡方程应用受力分析方法对物体进行受力分析，包括确定物体所受力的种类、大小、方向和作用点等。平衡条件与平衡方程平衡方程求解方法物体在力系作用下保持平衡的条件是各力在任一坐标轴上投影的代数和为零，据此可建立平衡方程。根据平衡方程的特点，采用适当的数学方法求解未知数，如代数法、几何法等。运动学与动力学原理03点的运动学描述与参数计算参照系与坐标系描述物体位置和运动时，必须选择参照物或坐标系，以便定量描述。点的位置矢量在直角坐标系中，用三个坐标表示点的位置。位移、速度和加速度描述物体位置变化的物理量，以及它们之间的微积分关系。运动方程基于初始条件和已知运动规律，建立描述物体位置随时间变化的数学表达式。刚体的基本运动及运动学方程刚体的定义与特性刚体是在运动中各部分之间相对位置保持不变的物体，其内部各点之间的相对距离保持不变。02040301角速度与角加速度描述刚体转动的快慢和变化率，分别对应平动中的速度和加速度。平动与转动描述刚体基本运动的两种方式，包括平动（整体沿直线或曲线移动）和转动（绕某点或轴旋转）。运动学方程基于刚体运动的特性，建立描述刚体位置、速度和加速度的数学表达式。牛顿运动定律描述物体受力与运动状态之间关系的三个基本定律，是动力学的基石。动量定理与动量守恒描述物体动量与受力之间的关系，以及在无外力作用时物体动量的守恒性。动能定理与机械能守恒描述物体动能与受力做功之间的关系，以及在只有重力或弹簧力做功时物体机械能的守恒性。质点与质心系在动力学中，常将物体简化为质点或质心系，以便分析受力情况和运动规律。动力学基本原理与方程01020304材料力学性能及测试方法04测试方法万能试验机上进行拉伸和压缩试验，通过应力-应变曲线来评估材料的拉伸和压缩性能。拉伸性能材料在拉伸载荷下所表现出的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率等。压缩性能材料在压缩载荷下所表现出的力学性能，包括抗压强度、压缩比和压缩弹性模量等。材料的拉伸与压缩性能材料在剪切载荷下所表现出的力学性能，包括剪切强度和剪切模量等。剪切性能材料在扭转载荷下所表现出的力学性能，包括扭转强度和扭转刚度等。扭转性能采用扭转试验机或剪切试验机进行测试，通过扭矩-扭转角曲线或剪切力-位移曲线来评估材料的剪切和扭转性能。测试方法材料的剪切与扭转性能材料在弯曲载荷下所表现出的力学性能，包括抗弯强度、弯曲刚度和弯曲变形等。弯曲性能材料的弯曲性能及测试采用三点弯曲试验或四点弯曲试验进行测试，通过弯曲载荷-挠度曲线来评估材料的弯曲性能。测试方法试样的尺寸、形状和跨距以及试验环境的温度等因素都会对材料的弯曲性能产生影响。影响因素结构力学分析与设计方法05结构力学定义按照研究对象的性质，结构力学可分为静力学和动力学；按照研究方法，可分为实验结构力学和计算结构力学。结构力学分类基本假设结构力学在研究结构时，通常假设结构材料是连续、均匀、各向同性的，且结构变形是小变形。结构力学是工程力学的一个分支，主要研究结构在受力状态下的内力、应力、变形和稳定性等问题。结构力学的基本概念与分类静定结构定义静定结构是指在无多余约束的条件下，仅通过静力平衡方程就能求解全部内力和位移的结构。内力分析方法位移计算方法静定结构的内力分析与位移计算静定结构的内力分析主要依据静力平衡方程，包括平面静定结构的平衡方程和空间静定结构的平衡方程。静定结构的位移计算可通过单位荷载法或图乘法进行，也可利用虚功原理求解。超静定结构的分析方法与设计原则设计原则超静定结构设计时应遵循一些基本原则，如合理布置超静定结构、尽量减少多余约束、注意结构的整体性和稳定性等。同时，还需考虑材料的性能、结构的制造工艺和使用环境等因素。分析方法超静定结构的分析方法主要包括力法、位移法和渐进法。力法是通过求解多余未知力来求解结构内力；位移法是以位移作为基本未知量，通过求解位移来得到结构内力；渐进法则是通过逐步逼近的方法来求解超静定结构。超静定结构定义超静定结构是指具有多余约束的结构，其内力和位移不能仅通过静力平衡方程求解。工程力学实验与仿真技术06实验目的通过实验，加深对工程力学课程中涉及的力学原理、应力分析、材料性能等内容的理解，提高实验技能和数据处理能力。实验要求熟悉实验设备的结构和工作原理，掌握基本的实验方法和技巧，能够独立完成实验并准确记录数据，分析实验结果并撰写实验报告。工程力学实验目的和要求通过拉伸试样，测定材料的抗拉强度、屈服强度、断裂强度等力学性能指标，了解材料的应力-应变关系。测定材料在压缩载荷下的力学性能，包括抗压强度、弹性模量等，评估材料的抗压性能。通过三点或四点弯曲试样，测定材料的弯曲强度和挠度，了解材料的抗弯性能。测定材料在扭转作用下的力学性能，包括抗扭强度和剪切模量，评估材料的抗扭性能。典型工程力学实验介绍与操作指导拉伸实验压缩实验弯曲实验扭转实验数值仿真技术在工程力学中的应用有限元分析通过有限元方法，对工程结构进行数值模拟，预测结构的应力、应变、位移等场分布，优