工程力學(xué)總論

工程力學(xué)工程力學(xué)總論

工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

工程力學(xué)的研究模型

工程力學(xué)課程的分析方法

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工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

工程力學(xué)工程力學(xué)總論

工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

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

“工程靜力學(xué)”研究作用在物體上的力及其相互關(guān)系?！安牧狭W(xué)”研究在外力的作用下，工程基本構(gòu)件內(nèi)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(gòu)件的正常工作將會產(chǎn)生什么影響。

工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

工程構(gòu)件（泛指結(jié)構(gòu)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(gòu)件的失效形式很多，但工程力學(xué)范疇內(nèi)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(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

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

剛度失效是指構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)變。

工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)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(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)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(gòu)件。翻斗貨車的液壓機構(gòu)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(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

工程設(shè)計的任務(wù)之一就是保證構(gòu)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(gòu)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(gòu)件受力后不能發(fā)生破壞或產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形的能力；

所謂剛度是指構(gòu)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(gòu)件在壓縮載荷的作用下，保持平衡形式不能發(fā)生突然轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)閺澢钠胶庑问剑?/p>

工程力學(xué)課程內(nèi)容及其在工程設(shè)計中的作用

為了完成常規(guī)的工程設(shè)計任務(wù)，需要進行以下幾方面的工作：

分析并確定構(gòu)件所受各種外力的大小和方向。

研究在外力作用下構(gòu)件的內(nèi)部受力、變形和失效的規(guī)律。

提出保證構(gòu)件具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計準則與設(shè)計方法。

工程力學(xué)課程就是講授完成這些工作所必需的基礎(chǔ)知識。返回

工程力學(xué)的研究模型

工程力學(xué)工程力學(xué)總論實際工程構(gòu)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(gòu)件都稱為變形體(deformationbody)。

工程力學(xué)的研究模型

當研究構(gòu)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(gòu)件的受力分析不會產(chǎn)生什么影響。由此，在工程靜力學(xué)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(xué)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(guān)系時，又可以將塔吊整體視為剛體。

工程力學(xué)的研究模型

工程構(gòu)件各式各樣。但是構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)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(xué)”課程的范疇、

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工程力學(xué)課程的分析方法

工程力學(xué)工程力學(xué)總論兩種不同的理論分析方法工程力學(xué)的實驗分析方法計算機分析方法

工程力學(xué)課程的分析方法

兩種不同的理論分析方法

工程力學(xué)課程的分析方法

工程力學(xué)中的“工程靜力學(xué)”與“材料力學(xué)”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(xué)課程的分析方法

在工程靜力學(xué)中，其分析研究的對象是剛體，所要研究的問題是確定構(gòu)件的受力，所采用的方法是平衡的方法。與此相關(guān)，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(xué)課程的分析方法

在材料力學(xué)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(nèi)力，這些變形和內(nèi)力對構(gòu)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(xué)會分析變形，分析內(nèi)力和應(yīng)力。并應(yīng)用于解決工程設(shè)計中的強度、剛度和穩(wěn)定問題。

工程力學(xué)課程的分析方法

需要指出的是，工程靜力學(xué)中所采用的某些原理和方法在材料力學(xué)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(xué)課程的分析方法

工程力學(xué)的實驗分析方法

工程力學(xué)課程的分析方法

工程力學(xué)的實驗分析方法

工程力學(xué)課程的分析方法

工程力學(xué)的實驗分析方法

工程力學(xué)課程的分析方法

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工程力學(xué)課程的分析方法