工程力學課程總復習選編課件

工程力學課程總復習專業(yè)班級：14高分子材料與工程主講：呂海洋時間：2015.01.08工程力學理論力學材料力學第五章拉伸與壓縮變形第六章扭轉與剪切變形第七章彎曲變形第一章靜力學基本知識第二章平面力系的簡化與平衡第三章運動學基本知識第八章應力狀態(tài)和強度理論第四章點的合成運動及剛體的平面運動20學時24學時一力的概念二靜力學公理三約束和約束力四物體的受力分析和受力圖第1章靜力學基本知識靜力學是研究物體在力的作用下平衡規(guī)律的科學。靜力學的研究對象主要是剛體，因此，靜力學又稱剛體靜力學。剛體是指在力的作用下不變形的物體，它是理論力學理想化的力學模型。依據力的可傳性原理，下列說法正確的是（）A、力可以沿作用線移動到物體內的任意一點B、力可以沿作用線移動到任何一點C、力不可以沿作用線移動D、力可以沿作用線移動到剛體內的任意一點

三力平衡匯交定理剛體在三力作用下處于平衡，若其中兩個力匯交于一點，則第三個力必匯交于該點。證明：如圖所示，設剛體在三力F

、

F1

和F2

作用下處于平衡，若F1

和F2匯交于O點，將此二力沿其作用線移動到匯交點O處，并將其合成為F12，則F12

和F3構成二力平衡力，所以F3必通過匯交點O，且三力必共面。限制非自由體某種運動的周圍物體稱為約束，柱子是水平梁的約束，軌道是火車的約束。約束力的方向恒與約束所能阻止的運動方向相反。第2章平面力系的簡化與平衡1平面匯交力系2平面力偶系3平面任意力系4滑動摩擦時的平衡問題是否位于同一平面？力的作用線是否匯交或平行？力系的分類力偶與力偶矩定義：由兩個大小相等、方向相反且不共線的平行力組成的力系稱為力偶，記作。力偶所在的平面稱為力偶的作用面，力偶中的兩個力之間的垂直距離d

稱為力偶臂。

力偶矩等于力偶中力的大小與力偶臂的乘積，它是代數量。其符號規(guī)定為：力偶使物體逆時針轉動時為正，順時針轉動的為負，用M表示點的速度是描述點的運動快慢和方向的物理量。點的加速度是描述點的速度大小和方向變化的物理量。第4章點的合成運動第3章運動學基本知識

研究點的合成運動必須要選定一個動點、兩個參考坐標系，三種運動，即一點、兩系三運動。絕對運動即動點相對于定參考坐標系的運動；相對運動即動點相對于動參考坐標系的運動；牽連運動即動系相對于定系的運動。一般來講，絕對運動看成是運動的合成，相對運動和牽連運動看成是運動的分解拉伸與壓縮變形扭轉與剪切變形彎曲變形應力狀態(tài)和強度理論材料力學剛度：構件抵抗變形的能力穩(wěn)定性：構件維持其原有平衡狀態(tài)的能力強度：構件抵抗破壞的能力受一定外力作用的構件,要求能正常工作,一般須滿足以下三方面要求: 足夠的強度必須的剛度足夠的穩(wěn)定性構件的承載能力堅固荷載力學性能外力：其他構件對研究對象的作用力。內力：由于外力作用構件各質點間的相對位置發(fā)生變化而產生的附加內力。(內力是由于外力引起的)變形固體的基本假設1.連續(xù)均勻性假設2.各向同性假設3.彈性變形假設4.小變形假設桿件變形的基本形式1.軸向拉伸和壓縮pppp桿受一對大小相等,方向相反的縱向力,力的作用線與桿軸線重合。(a)軸向拉伸(b)軸向壓縮2.剪切pppp桿受一對大小相等,方向相反的橫向力,力的作用線靠得很近。3.扭轉桿受一對大小相等,方向相反的力偶,力偶作用面垂直于桿軸線。mm4.彎曲桿受一對大小相等,方向相反的力偶,力偶作用面是包含軸線的縱向面。MMmmnnaabb若在分析時取右段為脫離體，則由作用與反作用原理可知，右段在截面上的軸力與前述左段上的軸力數值相等而指向相反。當然，同樣也可以從右段的平衡條件來確定軸力。對于壓桿，同樣可以通過上述過程求得其任一橫截面上的軸力。為了研究方便，給軸力規(guī)定一個正負號：拉為正，壓為負以上分析計算內力的方法，稱為截面法。其步驟如下：(1)假想沿所求內力的截面將構件分為兩部分。(2)取其中任一部分為研究對象，并畫其受力圖。(3)列研究對象的平衡方程，并求解內力。構件的強度、剛度和穩(wěn)定性（）A、只與材料的力學性質有關 B、只與構件的形狀尺寸有關C、與二者都有關 D、與二者都無關在研究拉伸與壓縮應力應變時，我們把桿件單位長度的絕對變形稱為（）A、應力B、線應變C、變形D、正應力【例】已知階梯形直桿受力如圖所示，材料的彈性模量

，桿各段的橫截面面積分別為AAB=ABC=1500mm2，ACD=1000mm2。要求：(1)作軸力圖；(2)計算桿的總伸長量；(3)計算每段的線應變解：(1)畫軸力圖。因為在A、B、C、D處都有集中力作用，所以AB、BC和CD三段桿的軸力各不相同。應用截面法得軸力圖如圖所示。(2)求桿的總伸長量。因為桿各段軸力不等，且橫截面面積也不完全相同，因而必須分段計算各段的變形，然后求和。各段桿的軸向變形分別為桿的總伸長量為（3）求各段的線應變。（+）（-）扭轉變形是指桿件受到大小相等,方向相反且作用平面垂直于桿件軸線的力偶作用,使桿件的橫截面繞軸線產生轉動。圓桿各橫截面繞桿的軸線作相對轉動受力特點：圓截面直桿受到一對大小相等、轉向相反、作用面垂直于桿軸線的外力偶作用（矢量與軸線一致）變形特點：Me

Me

工程中主要承受扭轉的構件稱為“軸”，實際構件工作時除發(fā)生扭轉變形外，還常伴隨有彎曲、拉壓等其他變形形式。右手定則：右手四指內屈，與扭矩轉向相同，則拇指的指向表示扭矩矢的方向，若扭矩矢方向與截面外法線相同，規(guī)定扭矩為正，反之為負。扭矩符號規(guī)定：mITImIITmITImIIT例：一傳動軸如圖，轉速n=300r/min；主動輪輸入的功率P1=500kW，三個從動輪輸出的功率分別為：P2=150kW，P3=150kW，P4=200kW。試作軸的扭矩圖。首先必須計算作用在各輪上的外力偶矩解：221133M1

M2

M3

M4

ABCD分別計算各段的扭矩221133M1

M2

M3

M4

ABCDT111xM2AT2AM2

BM3

22xT333DM4

x扭矩圖Tmax=9.56kN·m在CA段內M1

M2

M3

M4

ABCD4.789.566.37T圖(kN·m)梁----工程結構中常用的一類構件---以彎曲為主要變形當構件其受到垂直于軸線的橫向外力或縱向平面內外力偶的作用時，其軸線變形后成為曲線，這種變形即為彎曲變形。它們承受的荷載都垂直于構件，使其軸線由原來的直線變成曲線。材料的強度破壞有兩種類型；在沒有明顯塑性變形情況下的脆性斷裂；產生顯著塑性變形而喪失工作能力的塑性屈服。昨夜西風凋碧樹。獨上高樓，望盡天涯路。衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴。眾里尋他千百度。驀然回首，那人卻在燈火闌珊處。王國維：古今之成大事業(yè)、大學問者，必經過三種之境界：人生的境界許多時候，別人的幸福也許正是自己的墳墓。許多時候，我們不是跌倒在自己的缺點上，而是跌倒在自己的優(yōu)勢上，因為缺點常常給我們以提醒，而優(yōu)勢常常使我們忘乎所以。成功的最佳目標不是最有價值的那個，而是最有可能實現的那個。人生的意義讀書，不是為了拿文憑、升官或發(fā)財，而是成為一個有溫度懂情趣會思考的人。大學將賦予你足夠的時間和實踐去認真思考怎樣的人生才是有意義的人生；大學將重新樹立你的價值觀、人生觀、世界觀。懂得再好的大學也有渣子，再爛的大學也能出人才。不是大學決定你未來，而是在什么樣的大學，什么樣的環(huán)境，你都知道你要成為哪種人。附言只有經過地獄般的磨煉，才能煉出創(chuàng)造天堂的力量；只有流過血的手指，才能彈出世間的絕唱；只有在暴風雨中搏擊過，才能有豪邁的飛翔