山東建筑大學期末工程力學靜力學基礎(chǔ)

山東建筑大學期末工程力學靜力學基礎(chǔ)目錄課程概述與目標靜力學基礎(chǔ)知識靜定結(jié)構(gòu)分析超靜定結(jié)構(gòu)分析靜力學在工程中的應用實驗與課程設(shè)計課程總結(jié)與展望CONTENTS01課程概述與目標CHAPTER工程力學是研究物體機械運動規(guī)律及應用的科學。靜力學是工程力學的重要分支，主要研究物體在靜力作用下的平衡規(guī)律。工程力學廣泛應用于建筑、機械、航空、航天等領(lǐng)域。工程力學簡介包括二力平衡公理、加減平衡力系公理、力的平行四邊形公理等。靜力學基本公理了解各種約束類型及其對應的約束力。約束與約束力掌握物體的受力分析方法，能夠繪制受力圖。受力分析與受力圖靜力學基本概念掌握靜力學的基本概念和原理。能夠運用靜力學知識分析和解決簡單的工程問題。培養(yǎng)學生的工程意識和力學素養(yǎng)。課程目標與要求010204學習方法與建議認真聽課，做好課堂筆記。多做習題，鞏固所學知識。注重理論與實踐相結(jié)合，提高解決實際問題的能力。及時復習，溫故知新。0302靜力學基礎(chǔ)知識CHAPTER摩擦力阻礙物體相對運動的力，方向與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。彈力物體發(fā)生彈性形變后產(chǎn)生的力，方向與形變方向相反。重力由于地球吸引而產(chǎn)生的力，方向豎直向下。力的性質(zhì)力是物體之間的相互作用，具有大小、方向和作用點三個基本要素。力的分類根據(jù)力的性質(zhì)和作用方式，力可分為重力、彈力、摩擦力等。力的性質(zhì)與分類平移將力平移到同一點，需附加力偶。力系作用于同一物體上的一組力。力系的簡化方法通過平移、合成和分解等方法，將復雜力系簡化為簡單力系，便于分析和計算。合成將多個力合成為一個力，遵循平行四邊形法則或三角形法則。分解將一個力分解為多個力，可根據(jù)需要進行正交分解或斜交分解。力系及其簡化方法平衡條件物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，所受合力為零。平衡方程根據(jù)平衡條件建立的數(shù)學方程，用于求解未知力或判斷物體是否平衡。平面力系的平衡方程包括兩個獨立的平衡方程，可求解兩個未知力?？臻g力系的平衡方程包括三個獨立的平衡方程，可求解三個未知力。平衡條件與平衡方程摩擦力阻礙物體相對運動的力，大小與正壓力成正比，方向與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。自鎖現(xiàn)象當物體受到的主動力合力作用線在摩擦角之內(nèi)時，無論主動力多大，物體都將保持靜止狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為自鎖現(xiàn)象。自鎖現(xiàn)象在工程中有廣泛的應用，如斜面自鎖、螺紋自鎖等。摩擦力及自鎖現(xiàn)象03靜定結(jié)構(gòu)分析CHAPTER靜定結(jié)構(gòu)的定義靜定結(jié)構(gòu)是指在沒有多余約束的情況下，僅由平衡條件即可確定其全部內(nèi)力和反力的幾何不變體系。靜定結(jié)構(gòu)的特點靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力只與荷載有關(guān)，與材料的性質(zhì)無關(guān)；在荷載作用下，靜定結(jié)構(gòu)只產(chǎn)生有限的變形。靜定結(jié)構(gòu)的分類靜定結(jié)構(gòu)可分為靜定梁、靜定剛架、靜定桁架和靜定組合結(jié)構(gòu)等基本形式。靜定結(jié)構(gòu)基本概念靜定梁在荷載作用下，其內(nèi)力（軸力、剪力和彎矩）可通過截面法或平衡條件求得。靜定梁的內(nèi)力分析剛架的內(nèi)力分析內(nèi)力圖繪制剛架是由梁和柱剛性連接而成的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力分析需考慮節(jié)點處的平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件。根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果，可繪制出靜定梁和剛架的內(nèi)力圖，以便直觀地了解內(nèi)力的分布規(guī)律。030201靜定梁和剛架內(nèi)力分析123靜定桁架是由若干直桿通過鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力可通過節(jié)點法和截面法求得。靜定桁架的內(nèi)力分析組合結(jié)構(gòu)是由不同材料或不同形式的構(gòu)件組合而成的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力分析需分別考慮各構(gòu)件的受力特點和變形協(xié)調(diào)條件。組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析在求得靜定桁架和組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力后，可根據(jù)需要進行內(nèi)力優(yōu)化和調(diào)整，以改善結(jié)構(gòu)的受力性能。內(nèi)力優(yōu)化與調(diào)整靜定桁架和組合結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析三鉸拱的內(nèi)力分析三鉸拱的內(nèi)力可通過力學平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求得，一般需采用數(shù)值計算方法進行求解。內(nèi)力影響因素研究三鉸拱的內(nèi)力受多種因素影響，包括荷載大小、荷載作用位置、拱的跨度和矢高等，需對這些因素進行深入研究和分析。三鉸拱的構(gòu)造與特點三鉸拱是由三個鉸鏈和兩條曲線桿件組成的拱式結(jié)構(gòu)，具有受力合理、變形小等優(yōu)點。三鉸拱內(nèi)力分析04超靜定結(jié)構(gòu)分析CHAPTER超靜定結(jié)構(gòu)是指幾何特征為靜定的，但靜力條件為超靜定的結(jié)構(gòu)，即未知廣義力的數(shù)目多于結(jié)構(gòu)所能列出的靜力平衡方程的數(shù)目。超靜定結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)等于未知廣義力的數(shù)目與靜力平衡方程數(shù)目的差值，即需要補充的變形協(xié)調(diào)方程的數(shù)目。超靜定結(jié)構(gòu)基本概念超靜定次數(shù)超靜定結(jié)構(gòu)定義力法解超靜定結(jié)構(gòu)力法基本原理力法是以超靜定結(jié)構(gòu)中多余約束力為基本未知量，通過建立和求解以多余約束力為基本未知量的線性方程組來求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法。力法典型方程力法的典型方程是根據(jù)超靜定結(jié)構(gòu)在多余約束力作用下的變形協(xié)調(diào)條件建立的，其物理意義是表示結(jié)構(gòu)在多余約束力作用下的變形與在荷載作用下的變形相等。位移法是以結(jié)構(gòu)的結(jié)點位移作為基本未知量，通過建立和求解以結(jié)點位移為基本未知量的線性方程組來求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法。位移法基本原理位移法的基本未知量包括獨立結(jié)點線位移和獨立結(jié)點角位移，它們分別對應于結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)在荷載作用下的獨立結(jié)點位移。位移法基本未知量位移法解超靜定結(jié)構(gòu)超靜定結(jié)構(gòu)特性比較超靜定結(jié)構(gòu)由于具有多余約束，其內(nèi)力和變形分布比靜定結(jié)構(gòu)更為均勻和合理，且具有較好的穩(wěn)定性和承載能力。但超靜定結(jié)構(gòu)的分析和計算比靜定結(jié)構(gòu)更為復雜和困難。超靜定結(jié)構(gòu)與靜定結(jié)構(gòu)比較不同超靜定結(jié)構(gòu)在受力性能、變形特點、穩(wěn)定性等方面存在差異。例如，超靜定梁與超靜定剛架在受力性能方面有所不同，前者以彎曲變形為主，后者則可能同時發(fā)生彎曲和剪切變形。不同超靜定結(jié)構(gòu)比較05靜力學在工程中的應用CHAPTER通過靜力學原理，分析橋梁在受到各種荷載（如車輛、人群、風、地震等）作用下的內(nèi)力和變形，確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性。橋梁的承載能力計算利用靜力學原理，對橋梁結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，使其在滿足承載能力的同時，盡可能減輕自重、降低成本、提高美觀性。橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計在施工過程中，通過實時監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，及時調(diào)整施工方案和采取必要措施，確保橋梁施工的安全和質(zhì)量。橋梁施工過程中的力學監(jiān)控橋梁工程中的靜力學問題建筑結(jié)構(gòu)中的靜力學問題分析建筑物在受到各種荷載（如樓面活載、風荷載、雪荷載、地震作用等）作用下的內(nèi)力和變形，確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計通過靜力學原理，對建筑結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，使其在滿足承載能力的同時，具有良好的抗震、抗風等性能，并盡可能降低造價。建筑結(jié)構(gòu)施工過程中的力學監(jiān)控在施工過程中，實時監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形情況，確保施工質(zhì)量和安全。建筑物的承載能力計算03機械制造過程中的力學監(jiān)控在機械制造過程中，實時監(jiān)測零件和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形情況，確保制造質(zhì)量和精度。01機械零件的強度和剛度計算分析機械零件在受到外力作用下的應力和變形情況，確保零件具有足夠的強度和剛度，滿足使用要求。02機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計利用靜力學原理，對機械結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，使其在滿足使用要求的同時，盡可能減輕重量、降低成本、提高可靠性。機械工程中的靜力學問題靜力學在日常生活中的應用汽車、火車、飛機等交通工具在行駛或飛行過程中都需要滿足一定的力學要求，通過靜力學分析可以確保其穩(wěn)定性和安全性。交通工具的力學分析在購買或設(shè)計家具時，需要考慮其在受到外力作用下的穩(wěn)定性和承載能力，確保家具的安全和舒適。家具的穩(wěn)定性和承載能力分析各種體育器材（如杠鈴、啞鈴、跑步機等）在使用過程中都需要滿足一定的力學要求，通過靜力學分析可以確保其安全性和可靠性。體育器材的力學分析06實驗與課程設(shè)計CHAPTERVS通過實驗，使學生掌握靜力學基本原理，加深對理論知識的理解，提高分析問題和解決問題的能力。要求學生應認真預習實驗內(nèi)容，明確實驗目的和要求；實驗中要仔細觀察現(xiàn)象，如實記錄數(shù)據(jù)；實驗后要認真分析實驗結(jié)果，寫出實驗報告。目的實驗目的與要求包括驗證力的平行四邊形法則、研究物體的平衡條件等靜力學基礎(chǔ)實驗。制定實驗方案、準備實驗器材、進行實驗操作、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果等。內(nèi)容步驟實驗內(nèi)容與步驟任務根據(jù)所學靜力學知識，完成一項實際工程問題的靜力學分析課程設(shè)計。要求課程設(shè)計應緊密結(jié)合實際工程問題，綜合運用所學知識進行分析和設(shè)計；課程設(shè)計過程中要注重培養(yǎng)學生的獨立思考和創(chuàng)新能力，提高學生的工程實踐能力。課程設(shè)計任務與要求成果展示學生完成課程設(shè)計后，應提交課程設(shè)計報告，并進行成果展示和交流。要點一要點二評價課程設(shè)計成績將根據(jù)設(shè)計方案的合理性、分析計算的正確性、報告的規(guī)范性以及展示交流的效果等方面進行綜合評定。課程設(shè)計成果展示與評價07課程總結(jié)與展望CHAPTER重點靜力學基本概念與原理、力系的簡化與平衡、摩擦與自鎖現(xiàn)象等。難點力系的平衡方程及其應用、摩擦力的計算與判斷、空間力系的平衡問題等。課程重點與難點回顧學習成果與收獲總結(jié)掌握了靜力學的基本概念和原理，能夠正確理解和應用。了解了摩擦與自鎖現(xiàn)象，掌握了摩擦力的計算與判斷方法。學會了力系的簡化與平衡方法，能夠解決簡單的工程實際問題。提高了空間想象力和邏輯思維能力，為后續(xù)課程學習打下基礎(chǔ)。01深入學習工程力學相關(guān)課程，如材料力學、結(jié)構(gòu)力學等，掌握更全面的力學知識。02加強實踐環(huán)節(jié)，多參與工程實際項目，提高解決實際問題的能力。03關(guān)注工程力學領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)和新方法，不斷更新自己的知識體系。04培養(yǎng)創(chuàng)新意識和團隊合作精神，為未來的職業(yè)