工程力學總論

工程力學工程力學總論

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

工程力學的研究模型

工程力學課程的分析方法

工程力學工程力學總論返回

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

工程力學工程力學總論

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

工程力學(engineeringmechanics)所包含的內容極其廣泛，本書所論之“工程力學”只包含“工程靜力學”(analysisofengineeringstatic)和“材料力學”(mechanicsofmaterials)兩部分。

“工程靜力學”研究作用在物體上的力及其相互關系?！安牧狭W”研究在外力的作用下，工程基本構件內部將產(chǎn)生什么力，這些力是怎樣分布的；將發(fā)生什么變形，以及這些變形對于工程構件的正常工作將會產(chǎn)生什么影響。

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

工程構件（泛指結構元件、機器的零件和部件等）在外力作用下喪失正常功能的現(xiàn)象稱為“失效”(failure)或“破壞”．工程構件的失效形式很多，但工程力學范疇內的失效通?？煞譃槿悾簭姸仁?failurebyloststrength)、剛度失效(failurebylostrigidity)和穩(wěn)定失效(failurebyloststability)．

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

強度失效是指構件在外力作用下發(fā)生不可恢復的塑性變形或發(fā)生斷裂。

剛度失效是指構件在外力作用下產(chǎn)生過量的彈性變形。

穩(wěn)定失效是指構件在某種外力（例如軸向壓力）作用下，其平衡形式發(fā)生突然轉變。

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

機械加工用的鉆床的立柱，如果強度不夠，就會折斷(斷裂)或折彎(塑性變形)；如果剛度不夠，鉆床立柱即使不發(fā)生斷裂或者折彎，也會產(chǎn)生過大彈性變形（圖中虛線所示為夸大的彈性變形），從而影響鉆孔的精度，甚至產(chǎn)生振動，影響鉆床的在役壽命。

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

穩(wěn)定失效的例子多見于承受軸向壓力的工程構件。翻斗貨車的液壓機構中的頂桿，如果承受的壓力過大，或者過于細長，就有可能突然由直變彎，發(fā)生穩(wěn)定失效。壓桿

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

工程設計的任務之一就是保證構件在確定的外力作用下正常工作而不發(fā)生強度失效、剛度失效和穩(wěn)定，即保證構件具有足夠的強度(strength)、剛度(rigidity)與穩(wěn)定性(stability)。所謂強度是指構件受力后不能發(fā)生破壞或產(chǎn)生不可恢復的變形的能力；

所謂剛度是指構件受力后不能發(fā)生超過工程允許的彈性變形的能力；

所謂穩(wěn)定性是指構件在壓縮載荷的作用下，保持平衡形式不能發(fā)生突然轉變的能力（例如細長直桿在軸向壓力作用下，當壓力超過一定數(shù)值時，在外界擾動下，桿會突然從直線平衡形式轉變?yōu)閺澢钠胶庑问剑?/p>

工程力學課程內容及其在工程設計中的作用

為了完成常規(guī)的工程設計任務，需要進行以下幾方面的工作：

分析并確定構件所受各種外力的大小和方向。

研究在外力作用下構件的內部受力、變形和失效的規(guī)律。

提出保證構件具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的設計準則與設計方法。

工程力學課程就是講授完成這些工作所必需的基礎知識。返回

工程力學的研究模型

工程力學工程力學總論實際工程構件受力后，幾何形狀和幾何尺寸都要發(fā)生改變，這種改變稱為變形，這些構件都稱為變形體(deformationbody)。

工程力學的研究模型

當研究構件的受力時，在大多數(shù)情形下，變形都比較小，忽略這種變形對構件的受力分析不會產(chǎn)生什么影響。由此，在工程靜力學中，可以將變形體簡化為不變形的剛體(rigiditybody)。當研究作用在物體上的力與變形規(guī)律時，即使變形很小,也不能忽略。但是在研究變形問題的過程中，當涉及平衡問題時，大部分情形下依然可以沿用剛體模型。塔式吊車起吊重物后，組成塔吊的各桿件都要發(fā)生變形，這時可以認為塔吊是變形體。

工程力學的研究模型

但是，如果僅僅研究保持塔吊平衡時重物重量與配重之間的關系時，又可以將塔吊整體視為剛體。

工程力學的研究模型

工程構件各式各樣。但是構件其幾何形狀和幾何尺寸可以大致分為桿、板、殼和塊體等幾類。

若構件在某一方向上的尺寸比其余兩個方向上的尺寸大得多，則稱為桿(bar)。梁(beam)、軸(shaft)、柱(column)等均屬桿類構件。桿橫截面中心的連線稱為軸線．軸線為直線者稱為直桿；軸線為曲線者稱為曲桿。所有橫截面形狀和尺寸都相同者稱為等截面桿；不同者稱為變截面桿．

若構件在某一方向上的尺寸比其余兩個方向上的尺寸小得多，為平面形狀者稱為板；為曲面形狀者稱為殼(shells)，穹形屋頂、化工容器等均屬此類。

若構件在三個方向上具有同一量級的尺寸，則稱為塊體(body)。水壩、建筑結構物基礎等均屬此類。本課程僅以等截面直桿（簡稱等直桿）作為研究對象。殼以及塊體的研究屬于“板殼理論”和“彈性力學”課程的范疇、

返回

工程力學課程的分析方法

工程力學工程力學總論兩種不同的理論分析方法工程力學的實驗分析方法計算機分析方法

工程力學課程的分析方法

兩種不同的理論分析方法

工程力學課程的分析方法

工程力學中的“工程靜力學”與“材料力學”兩部分，由于所研究的問題各不相同，分析方法也因此而異。

工程力學課程的分析方法

在工程靜力學中，其分析研究的對象是剛體，所要研究的問題是確定構件的受力，所采用的方法是平衡的方法。與此相關，必須正確分析各物體之間接觸與連接方式，以及不同的方式將產(chǎn)生何種相互作用力。

工程力學課程的分析方法

在材料力學中，其研究對象是變形體，在外力作用下，會產(chǎn)生什么樣的變形、什么樣的內力，這些變形和內力對構件的正常工作又會產(chǎn)生什么樣的影響。因此，在這一類問題中，重要的是學會分析變形，分析內力和應力。并應用于解決工程設計中的強度、剛度和穩(wěn)定問題。

工程力學課程的分析方法

需要指出的是，工程靜力學中所采用的某些原理和方法在材料力學中分析變形問題時是不適用的。作用在剛性圓環(huán)上的兩個力，可以沿著二者的作用線任意移動，對剛性圓環(huán)的平衡沒有任何影響。作用在彈性圓環(huán)上的一對力，如果沿著作用線移動，這時雖然對圓環(huán)的整體平衡沒有影響，但對于物體變形的影響卻是非常明顯的。

工程力學課程的分析方法

工程力學的實驗分析方法

工程力學課程的分析方法

工程力學的實驗分析方法

工程力學課程的分析方法

工程力學的實驗分析方法

工程力學課程的分析方法

測量變形的傳感器硬塑料的物性關系曲線工程力學的實驗分析方法

工程力學課程的分析方法

飛機靜載試驗工程力學的實驗分析方法

工程力學課程的分析方法

汽車的疲勞試驗裝置工程力學的實驗分析方法

工程力學課程的分析方法