工程力學(xué)重要知識(shí)點(diǎn)課件

1匯報(bào)人：AA2024-01-31工程力學(xué)重要知識(shí)點(diǎn)課件目錄contents靜力學(xué)基礎(chǔ)材料力學(xué)基本概念拉伸與壓縮剪切與擠壓扭轉(zhuǎn)彎曲組合變形與壓桿穩(wěn)定301靜力學(xué)基礎(chǔ)力是物體間相互作用的結(jié)果，具有大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素。力的定義和性質(zhì)力系的概念平衡的概念由作用在物體上的一組力所組成的系統(tǒng)稱為力系。物體相對(duì)于地球保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)稱為平衡。030201靜力學(xué)基本概念二力平衡公理加減平衡力系公理力的平行四邊形法則三力平衡匯交定理靜力學(xué)公理與定理作用在同一剛體上的兩個(gè)力，如果它們等值、反向、共線，則這兩個(gè)力平衡。兩個(gè)力合成時(shí)，以這兩個(gè)力為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線就是合力。在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。三個(gè)不平行的力作用于物體的同一點(diǎn)上，或者三個(gè)力的作用線交于一點(diǎn)，則這三個(gè)力必處于平衡狀態(tài)。03常見(jiàn)約束類(lèi)型及其約束力柔體約束、光滑接觸面約束、鉸鏈約束、固定端約束等。01約束的概念對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的限制或阻礙作用稱為約束。02約束力的概念約束對(duì)物體運(yùn)動(dòng)所起的阻礙作用，實(shí)際上是一種力的作用，這種力稱為約束力。約束與約束力受力分析的概念對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力情況的分析，確定其受到哪些力的作用以及這些力的方向和大小。受力圖的繪制根據(jù)受力分析的結(jié)果，用規(guī)定的符號(hào)在圖紙上畫(huà)出研究對(duì)象的受力圖，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析和計(jì)算。注意事項(xiàng)在繪制受力圖時(shí)，要注意只畫(huà)出研究對(duì)象所受的外力，不畫(huà)內(nèi)力；要注意力的三要素（大小、方向、作用點(diǎn)）的表示方法；要注意區(qū)分不同性質(zhì)的力（如主動(dòng)力、約束力等）。受力分析與受力圖302材料力學(xué)基本概念研究構(gòu)件在外力作用下的變形、受力與破壞規(guī)律，為合理設(shè)計(jì)構(gòu)件提供基本理論和方法。以均勻、連續(xù)、各向同性的變形固體為主要研究對(duì)象。材料力學(xué)任務(wù)與研究對(duì)象研究對(duì)象任務(wù)認(rèn)為物體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)是連續(xù)分布的，沒(méi)有空隙。連續(xù)性假設(shè)認(rèn)為物體內(nèi)各處的物理性質(zhì)是相同的。均勻性假設(shè)認(rèn)為物體內(nèi)同一點(diǎn)在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)是相同的。各向同性假設(shè)認(rèn)為物體在外力作用下產(chǎn)生的變形遠(yuǎn)小于其原始尺寸。小變形假設(shè)變形固體基本假設(shè)構(gòu)件在外力作用下，其內(nèi)部各部分之間因相對(duì)位置改變而引起的相互作用力。內(nèi)力假想地將構(gòu)件沿某一截面切開(kāi)，研究截面上的內(nèi)力分布規(guī)律。截面法內(nèi)力與截面法單位面積上的內(nèi)力，表示構(gòu)件某一點(diǎn)處的受力強(qiáng)度。應(yīng)力構(gòu)件某一點(diǎn)處的變形程度，表示構(gòu)件在外力作用下的相對(duì)變形。應(yīng)變?cè)诰€彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比例系數(shù)稱為彈性模量。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變概念303拉伸與壓縮123對(duì)物體施加拉力，使其產(chǎn)生或增大長(zhǎng)度的變形。拉伸對(duì)物體施加壓力，使其產(chǎn)生或減小長(zhǎng)度的變形。壓縮橋梁的吊索在自重和車(chē)輛載荷作用下發(fā)生拉伸變形；機(jī)械中的螺栓在擰緊時(shí)發(fā)生壓縮變形。實(shí)例拉伸與壓縮概念及實(shí)例

拉伸與壓縮時(shí)桿件內(nèi)力計(jì)算軸力計(jì)算根據(jù)外力大小和方向，利用平衡條件求解桿件所受軸力。軸力圖表示軸力沿桿件軸線變化的圖形，用于直觀了解內(nèi)力分布情況。剪力與彎矩對(duì)于受橫向載荷作用的桿件，需考慮剪力和彎矩的影響。應(yīng)力概念單位面積上的內(nèi)力，表示物體內(nèi)部受力狀態(tài)。拉伸（壓縮）應(yīng)力由軸力引起的正應(yīng)力，根據(jù)截面面積計(jì)算。應(yīng)力集中因截面尺寸突變或外力作用方式不當(dāng)導(dǎo)致局部應(yīng)力急劇增大的現(xiàn)象。拉伸與壓縮時(shí)桿件應(yīng)力計(jì)算物體在外力作用下形狀和尺寸的改變。變形概念桿件在軸力作用下產(chǎn)生的長(zhǎng)度變化。拉伸（壓縮）變形物體因發(fā)生變形而具有的勢(shì)能，與外力大小和變形量有關(guān)。應(yīng)變能在彈性范圍內(nèi)，變形與外力成正比，應(yīng)變能與外力平方成正比。彈性范圍內(nèi)變形與應(yīng)變能的關(guān)系拉伸與壓縮變形及應(yīng)變能304剪切與擠壓剪切定義剪切是指在一對(duì)相距很近、方向相反的橫向外力作用下，材料的橫截面沿該外力作用方向發(fā)生的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)變形現(xiàn)象。剪切實(shí)例日常生活中的剪刀、刀具切割物體，工程中的鉚釘、螺栓等連接件受橫向外力作用等。剪切概念及實(shí)例剪切應(yīng)力計(jì)算根據(jù)受力平衡條件，計(jì)算剪切面上的剪切應(yīng)力大小和分布。剪切強(qiáng)度校核通過(guò)比較剪切應(yīng)力與材料許用剪切應(yīng)力，判斷材料是否會(huì)發(fā)生剪切破壞。剪切實(shí)用計(jì)算擠壓概念及實(shí)例擠壓定義擠壓是指兩接觸物體在相互垂直的壓力作用下，產(chǎn)生局部壓縮和塑性變形的現(xiàn)象。擠壓實(shí)例工程中的銷(xiāo)釘、鍵等連接件，在受到垂直于接觸面的壓力作用時(shí)，接觸面附近材料發(fā)生的局部壓縮和塑性變形。根據(jù)受力平衡條件，計(jì)算擠壓面上的擠壓應(yīng)力大小和分布。擠壓應(yīng)力計(jì)算通過(guò)比較擠壓應(yīng)力與材料許用擠壓應(yīng)力，判斷材料是否會(huì)發(fā)生擠壓破壞。同時(shí)，還需考慮擠壓面的形狀、尺寸及表面粗糙度等因素對(duì)擠壓強(qiáng)度的影響。擠壓強(qiáng)度校核擠壓實(shí)用計(jì)算305扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)定義扭轉(zhuǎn)是指桿件受到大小相等、方向相反、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(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的變形形式。扭轉(zhuǎn)實(shí)例汽車(chē)方向盤(pán)、機(jī)械手表的發(fā)條、鉆頭等。扭轉(zhuǎn)概念及實(shí)例VS扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，等于力和力臂的乘積。扭矩圖繪制根據(jù)外力偶矩的計(jì)算結(jié)果，按比例繪制扭矩圖，表示扭矩沿桿件軸線的變化情況。扭矩定義扭矩及扭矩圖圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力與變形計(jì)算根據(jù)剪切胡克定律和靜力學(xué)平衡條件，推導(dǎo)圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力計(jì)算公式。應(yīng)力計(jì)算通過(guò)積分方法求解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)變形，分析變形與扭矩、材料性質(zhì)等因素的關(guān)系。變形計(jì)算根據(jù)材料的許用應(yīng)力和圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的最大應(yīng)力，進(jìn)行強(qiáng)度校核，判斷圓軸是否滿足工作要求。根據(jù)圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)變形，分析圓軸的剛度，確定其是否滿足使用要求。同時(shí)，可以通過(guò)比較不同材料的剛度，選擇更合適的材料以提高圓軸的剛度。強(qiáng)度計(jì)算剛度計(jì)算扭轉(zhuǎn)時(shí)強(qiáng)度和剛度計(jì)算306彎曲彎曲定義當(dāng)桿件受到垂直于桿軸線的外力或外力偶作用時(shí)，桿件的軸線將變?yōu)榍€，這種變形稱為彎曲。實(shí)例分析橋梁、建筑物中的梁、板等構(gòu)件在受到荷載作用時(shí)，會(huì)發(fā)生彎曲變形。彎曲概念及實(shí)例剪力方程表示橫截面上剪力沿桿件長(zhǎng)度變化的函數(shù)關(guān)系式，通常根據(jù)外力作用方式和平衡條件求解。要點(diǎn)一要點(diǎn)二彎矩方程表示橫截面上彎矩沿桿件長(zhǎng)度變化的函數(shù)關(guān)系式，可以通過(guò)對(duì)剪力方程進(jìn)行積分得到。剪力方程和彎矩方程正應(yīng)力計(jì)算公式根據(jù)彎矩和截面幾何性質(zhì)計(jì)算橫截面上的正應(yīng)力分布。最大正應(yīng)力計(jì)算確定橫截面上最大正應(yīng)力的位置及數(shù)值，用于校核桿件的強(qiáng)度。彎曲正應(yīng)力計(jì)算根據(jù)剪力、截面尺寸和材料的剪切模量計(jì)算橫截面上的切應(yīng)力分布。切應(yīng)力計(jì)算公式確定橫截面上最大切應(yīng)力的位置及數(shù)值，用于校核桿件的剪切強(qiáng)度。最大切應(yīng)力計(jì)算彎曲切應(yīng)力計(jì)算彎曲變形分析研究桿件在彎曲過(guò)程中的變形情況，包括撓度和轉(zhuǎn)角等參數(shù)的變化規(guī)律。應(yīng)變能計(jì)算根據(jù)桿件的變形情況和材料的力學(xué)性質(zhì)計(jì)算應(yīng)變能，用于評(píng)估桿件的穩(wěn)定性和能量吸收能力。彎曲變形及應(yīng)變能307組合變形與壓桿穩(wěn)定組合變形概念及實(shí)例組合變形定義當(dāng)構(gòu)件同時(shí)受到幾種基本變形（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)和剪切）中的兩種或兩種以上變形時(shí)，稱為組合變形。常見(jiàn)組合變形實(shí)例偏心壓縮（彎曲與壓縮組合）、彎曲與扭轉(zhuǎn)組合、拉伸（壓縮）與彎曲組合等。拉伸（壓縮）與彎曲組合變形特點(diǎn)構(gòu)件在受到軸向力的同時(shí)，還受到橫向力或力矩的作用，導(dǎo)致構(gòu)件既產(chǎn)生拉伸（壓縮）變形，又產(chǎn)生彎曲變形。求解方法分別計(jì)算拉伸（壓縮）變形和彎曲變形，然后疊加得到組合變形的結(jié)果。拉伸（壓縮）與彎曲組合變形構(gòu)件在受到扭矩的同時(shí)，還受到橫向力或力矩的作用，導(dǎo)致構(gòu)件既產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，又產(chǎn)生彎曲變形。扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形特點(diǎn)分別計(jì)算扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形，然后疊加得到組合變形的結(jié)果。對(duì)于復(fù)雜的組合變形問(wèn)題，可以采用有限元方法進(jìn)行求解。求解方法扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形細(xì)長(zhǎng)桿在受到軸向壓力作用時(shí)，當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，桿件會(huì)突然發(fā)生彎曲而破壞，這種現(xiàn)象稱為壓桿失穩(wěn)或壓桿屈曲。為