工程力學(xué)課件3

1匯報人：AA2024-01-31工程力學(xué)課件3目錄contents工程力學(xué)基本概念與原理靜力學(xué)基礎(chǔ)與平衡條件材料力學(xué)性能與變形分析彈性力學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用領(lǐng)域塑性力學(xué)基礎(chǔ)與塑性變形分析動力學(xué)基礎(chǔ)與運動規(guī)律研究301工程力學(xué)基本概念與原理由相互作用的物體或質(zhì)點組成的整體，用于研究物體的運動和變形規(guī)律。力學(xué)系統(tǒng)的定義力學(xué)系統(tǒng)分類剛體系統(tǒng)彈性體系統(tǒng)根據(jù)研究對象的性質(zhì)和運動狀態(tài)，力學(xué)系統(tǒng)可分為剛體系統(tǒng)、彈性體系統(tǒng)和流體系統(tǒng)等。忽略物體的變形，將物體抽象為只有質(zhì)量、位置和速度的質(zhì)點或剛體?？紤]物體的彈性變形，研究物體在外力作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等。力學(xué)系統(tǒng)及其分類研究對象研究方法理論分析實驗研究工程力學(xué)研究對象與方法工程力學(xué)主要研究各種工程結(jié)構(gòu)在靜載荷、動載荷、溫度、濕度等外部條件下的力學(xué)行為和性能?；诹W(xué)基本原理和定律，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和解析方法求解工程力學(xué)問題。包括理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬等，以揭示工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)規(guī)律和優(yōu)化設(shè)計方法。通過實驗手段，模擬實際工程條件，測量和分析工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)和性能。揭示了物體運動的基本規(guī)律，包括慣性定律、動量定律和作用力與反作用力定律。牛頓運動定律在封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空產(chǎn)生或消失，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。能量守恒定律在封閉系統(tǒng)中，不受外力作用時，系統(tǒng)的總動量保持不變。動量守恒定律包括胡克定律、剪切定律、泊松比等，描述了材料在受力作用下的變形和破壞規(guī)律。材料力學(xué)基本定律力學(xué)基本原理及定律分析橋梁結(jié)構(gòu)在車輛載荷、風(fēng)載荷和地震載荷等外部條件下的力學(xué)行為和穩(wěn)定性。橋梁工程研究建筑結(jié)構(gòu)在靜載荷、動載荷和溫度載荷等條件下的承載能力和變形規(guī)律。建筑工程分析機械零件在受力作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和疲勞壽命等問題，優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。機械工程研究飛行器結(jié)構(gòu)在高速、高溫和高壓等極端條件下的力學(xué)行為和性能。航空航天工程工程應(yīng)用案例分析302靜力學(xué)基礎(chǔ)與平衡條件靜力學(xué)主要研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。靜力學(xué)的研究對象力的概念靜力學(xué)的基本假設(shè)力是物體間的相互作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變。包括剛體假設(shè)、力的可傳性假設(shè)、二力平衡假設(shè)等。030201靜力學(xué)基本概念及假設(shè)03平衡條件的應(yīng)用利用平衡條件求解未知力或判斷物體的平衡狀態(tài)。01受力分析的基本步驟確定研究對象、畫受力圖、列平衡方程。02平衡條件的建立根據(jù)物體的受力情況，建立相應(yīng)的平衡條件，如二力平衡條件、三力平衡條件等。受力分析與平衡條件建立通過力的平移和合成，將復(fù)雜的平面力系簡化為簡單的力系。平面力系的簡化包括平行四邊形法則、三角形法則等。力的合成方法合力與分力之間遵循平行四邊形法則或三角形法則。合力與分力的關(guān)系平面力系簡化與合成方法123包括空間任意力系的平衡條件和空間特殊力系的平衡條件?？臻g力系的平衡條件通過列寫平衡方程，求解未知力或判斷物體的平衡狀態(tài)?？臻g力系平衡問題的求解方法空間力系平衡問題在工程實際中具有廣泛的應(yīng)用，如橋梁、建筑等的穩(wěn)定性分析。平衡問題的實際應(yīng)用空間力系平衡問題求解303材料力學(xué)性能與變形分析ABCD材料力學(xué)性能指標(biāo)及測試方法彈性模量、切變模量與泊松比描述材料在彈性階段的變形特性。硬度與沖擊韌性反映材料的軟硬程度和抗沖擊能力。屈服強度與抗拉強度衡量材料在拉伸過程中的抵抗能力。測試方法包括拉伸試驗、壓縮試驗、彎曲試驗、沖擊試驗等。拉伸變形材料在壓縮外力作用下產(chǎn)生縮短和截面增大的變形。壓縮變形剪切變形變形特點01020403分析不同變形形式下材料的應(yīng)力、應(yīng)變分布及變化規(guī)律。材料在拉伸外力作用下產(chǎn)生伸長和截面縮小的變形。材料在剪切外力作用下，兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對錯動。拉伸、壓縮與剪切變形特點分析彎曲變形梁在橫向力作用下產(chǎn)生彎曲，截面發(fā)生翹曲。內(nèi)力圖描述梁橫截面上內(nèi)力（彎矩、剪力）隨截面位置變化的圖形。繪制技巧確定控制截面，利用平衡條件求解內(nèi)力，按比例繪制內(nèi)力圖。注意事項考慮梁的約束條件、荷載類型及分布等因素對彎曲變形和內(nèi)力的影響。彎曲變形與內(nèi)力圖繪制技巧組合變形求解策略疊加原理解題步驟組合變形問題求解策略將復(fù)雜組合變形分解為若干基本變形，分別求解各基本變形引起的應(yīng)力和應(yīng)變，再疊加得到總應(yīng)力和總應(yīng)變。在滿足一定條件下，各基本變形引起的應(yīng)力和應(yīng)變可以線性疊加。明確組合變形類型，確定基本變形分解方式，分別求解各基本變形，疊加得到最終結(jié)果。構(gòu)件同時發(fā)生兩種或兩種以上基本變形。304彈性力學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用領(lǐng)域彈性力學(xué)定義研究彈性體在外力作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移規(guī)律的學(xué)科?；炯僭O(shè)連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)、小變形假設(shè)。彈性體分類線彈性體和非線彈性體。彈性力學(xué)基本概念及假設(shè)條件應(yīng)力定義及分類正應(yīng)力、剪應(yīng)力；第一、二、三主應(yīng)力。應(yīng)變定義及分類線應(yīng)變、角應(yīng)變；剪切應(yīng)變、體積應(yīng)變。廣義胡克定律描述應(yīng)力與應(yīng)變之間的線性關(guān)系。彈性模量、泊松比等物理量表征材料彈性性質(zhì)的常數(shù)。彈性體內(nèi)部應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系探討

彈性力學(xué)邊界條件及求解方法邊界條件分類位移邊界條件、應(yīng)力邊界條件、混合邊界條件。求解方法按位移求解、按應(yīng)力求解；解析法、數(shù)值法（如有限單元法）。圣維南原理局部邊界條件改變對遠離該區(qū)域的影響很小。彈性力學(xué)在工程領(lǐng)域應(yīng)用機械工程機械零件的強度、剛度和穩(wěn)定性分析。土木工程橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)的靜力和動力分析。航空航天工程飛機、火箭等飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化。生物醫(yī)學(xué)工程人體骨骼、器官等生物組織的力學(xué)行為研究。305塑性力學(xué)基礎(chǔ)與塑性變形分析研究物體在塑性狀態(tài)下的力學(xué)行為和變形規(guī)律的學(xué)科。塑性力學(xué)定義包括連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)等。基本假設(shè)條件闡述應(yīng)力與應(yīng)變在塑性力學(xué)中的定義及其物理意義。應(yīng)力與應(yīng)變概念塑性力學(xué)基本概念及假設(shè)條件塑性變形特點不可逆性、體積不變性、流動性等。屈服準(zhǔn)則概念描述材料開始發(fā)生塑性變形的應(yīng)力條件。常用屈服準(zhǔn)則Tresca屈服準(zhǔn)則、Mises屈服準(zhǔn)則等，及其適用范圍和優(yōu)缺點。塑性變形特點與屈服準(zhǔn)則探討塑性本構(gòu)關(guān)系描述塑性狀態(tài)下應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系。增量理論分析塑性變形過程中應(yīng)力與應(yīng)變的增量關(guān)系。塑性勢概念引入塑性勢函數(shù)，描述塑性應(yīng)變增量的方向。加載與卸載準(zhǔn)則判斷材料在塑性狀態(tài)下是處于加載還是卸載狀態(tài)。塑性本構(gòu)關(guān)系及增量理論應(yīng)用包括鍛造、軋制、擠壓等。塑性加工成型方法通過數(shù)值模擬分析，優(yōu)化塑性加工成型過程中的工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。工藝參數(shù)優(yōu)化有限元法、有限差分法等在塑性加工成型過程中的應(yīng)用。數(shù)值模擬方法結(jié)合實際案例，分析塑性加工成型過程中的力學(xué)行為和變形規(guī)律。典型案例分析01030204塑性加工成型過程模擬分析306動力學(xué)基礎(chǔ)與運動規(guī)律研究動力學(xué)基本概念動力學(xué)是研究物體機械運動與力之間關(guān)系的一門學(xué)科，主要探討物體運動狀態(tài)改變的原因。運動描述方法通過位移、速度、加速度等物理量來描述物體的運動狀態(tài)，其中位移表示物體位置的變化，速度和加速度分別表示物體運動的快慢和速度變化的快慢。動力學(xué)基本概念及運動描述方法物體的加速度與作用力成正比，與物體質(zhì)量成反比，且加速度方向與作用力方向相同。通過牛頓第二定律可以求解物體的運動狀態(tài)，如根據(jù)已知的作用力和物體質(zhì)量計算物體的加速度，進而預(yù)測物體的運動軌跡。牛頓第二定律在動力學(xué)中應(yīng)用應(yīng)用實例牛頓第二定律表述動量定理物體動量的變化等于作用在物體上的沖量，即Ft=mv2-mv1，其中F為作用力，t為時間，m為物體質(zhì)量，v1和v2分別為物體的初速度和末速度。動量矩定理物體對某點的動量矩的變化等于作用在物體上的外力對該點的力矩的沖量，即M=J2-J1，其中M為外力對某點的力矩的沖量，J1和J2分別為物體對某點的初動量矩和末動量矩。動能定理物體動能的變化等于作用在物體上的外力所做的功，即W=Ek2-Ek1，其中W為外力所做的功，Ek1和Ek2分別為物體的初動能和末動能。動量定理、動量矩定理和動能定理要點三碰撞類型分析根據(jù)碰撞前后物體的運動狀態(tài)和能量變化，可將碰撞分為彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞等類型