唐靜靜工程力學(xué)課件

唐靜靜工程力學(xué)課件演講人：日期:CATALOGUE目錄02靜力學(xué)基礎(chǔ)模塊01緒論與基本概念03材料力學(xué)核心理論04結(jié)構(gòu)專題分析05實驗與仿真技術(shù)06課程總結(jié)與拓展01PART緒論與基本概念工程力學(xué)學(xué)科定義研究物體在受力作用下的平衡規(guī)律及其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。工程力學(xué)的含義是連接物理學(xué)與工程科學(xué)的橋梁，為工程設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析提供理論基礎(chǔ)。工程力學(xué)的重要性涵蓋土木工程、機械工程、航空航天、材料科學(xué)等多個領(lǐng)域。工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域研究對象與分類研究對象工程力學(xué)主要研究宏觀物體的機械運動和變形，包括桿、梁、軸、板、殼等基本構(gòu)件。力學(xué)分類按照研究性質(zhì)和方法，可分為靜力學(xué)、動力學(xué)和材料力學(xué)等分支。靜力學(xué)研究物體在靜止?fàn)顟B(tài)下的受力平衡和變形規(guī)律。動力學(xué)研究物體在運動狀態(tài)下的受力平衡和變形規(guī)律。材料力學(xué)研究材料的力學(xué)性能和強度，以及材料在受力作用下的破壞規(guī)律。0102030405課程目標掌握工程力學(xué)的基本原理和計算方法，具備解決工程實際問題的能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)力學(xué)基礎(chǔ)知識，如靜力學(xué)、動力學(xué)和材料力學(xué)等；掌握工程力學(xué)的基本理論和分析方法；了解工程力學(xué)的最新發(fā)展動態(tài)。學(xué)習(xí)框架按照由淺入深、循序漸進的原則，先學(xué)習(xí)力學(xué)基礎(chǔ)知識，再逐步深入學(xué)習(xí)工程力學(xué)的理論和方法，最后通過實踐環(huán)節(jié)鞏固所學(xué)知識。課程目標與學(xué)習(xí)框架02PART靜力學(xué)基礎(chǔ)模塊力的合成與分解原理力的平行四邊形法則物體受到多個力作用時，這些力可以通過平行四邊形法則進行合成或分解。01共點力的合成作用于物體上同一點的多個力，可以通過力的合成得到一個合力。02力的分解一個力可以分解為多個分力，這些分力在效果上與原力等效。03受力分析與約束類型對物體進行受力分析，確定物體所受的所有外力及其方向。受力分析根據(jù)物體的運動情況，確定物體所受的約束類型，如柔性約束、剛性約束等。約束類型約束反力是約束對物體的作用力，其大小和方向由約束類型決定。約束反力平面力系簡化方法力矩的簡化通過力的合成與分解，將復(fù)雜的力系簡化為簡單的力系。平衡條件的利用力的簡化利用力矩的性質(zhì)，將力系中的力矩進行簡化，便于計算。根據(jù)平衡條件，判斷物體的受力情況，進一步簡化力系。03PART材料力學(xué)核心理論在應(yīng)力作用下，材料會發(fā)生彈性變形和塑性變形，彈性變形是可以恢復(fù)的，而塑性變形則是不可恢復(fù)的。應(yīng)力的定義應(yīng)力是物體在單位面積上所受到的力，它是描述物體受力狀態(tài)的一種物理量。應(yīng)變的定義應(yīng)變是物體在力的作用下所產(chǎn)生的相對變形，它是描述物體形狀或尺寸變化的一種物理量。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系可以通過實驗或理論推導(dǎo)得到，是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。彈性與塑性應(yīng)力與應(yīng)變基本概念01030204軸向拉壓是指物體在受到沿軸線方向的拉力或壓力作用時，所產(chǎn)生的變形和應(yīng)力狀態(tài)。軸向拉壓的概念根據(jù)胡克定律和材料的彈性模量，可以計算出物體在軸向拉壓下的變形量。軸向拉壓的變形計算在軸向拉壓過程中，應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系表現(xiàn)為一條直線，稱為胡克定律，該直線描述了彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系。軸向拉壓的應(yīng)力與應(yīng)變010302軸向拉壓變形分析物體在軸向拉壓下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力稱為抗拉強度或抗壓強度，它是材料的一個重要力學(xué)指標。軸向拉壓的強度條件04強度理論的概述失效準則的概念常見的強度理論失效準則的應(yīng)用強度理論是研究材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下失效的原因和規(guī)律的理論，它提供了判斷材料是否發(fā)生破壞的準則。失效準則是用來判斷材料是否發(fā)生破壞或失效的標準或條件。第一強度理論（最大拉應(yīng)力理論）、第二強度理論（最大拉應(yīng)變理論）、第三強度理論（最大切應(yīng)力理論）和第四強度理論（畸變能密度理論）。根據(jù)材料的強度理論和失效準則，可以對材料的承載能力進行評估和預(yù)測，為工程設(shè)計和材料選擇提供依據(jù)。強度理論與失效準則04PART結(jié)構(gòu)專題分析彎曲應(yīng)力的定義彎曲應(yīng)力是梁在受到彎曲作用時，橫截面上產(chǎn)生的應(yīng)力。梁的彎曲應(yīng)力計算01彎曲應(yīng)力的計算公式σ=My/I，其中M是彎矩，y是截面上某點到中性軸的距離，I是截面的慣性矩。02彎曲應(yīng)力的分布在梁橫截面上，彎曲應(yīng)力按線性規(guī)律分布，中性軸處應(yīng)力為零，邊緣處應(yīng)力最大。03影響彎曲應(yīng)力的因素截面尺寸、形狀和位置；外力的大小和作用點位置；梁的支撐方式。04軸的扭轉(zhuǎn)強度校核扭轉(zhuǎn)強度是軸在受到扭矩作用時，抵抗變形和斷裂的能力。扭轉(zhuǎn)強度的定義τ=T*r/Ip，其中T是扭矩，r是截面上某點到圓心的距離，Ip是截面的極慣性矩。扭轉(zhuǎn)強度的計算公式采用高強度材料；合理設(shè)計截面形狀，增大極慣性矩。提高扭轉(zhuǎn)強度的方法根據(jù)軸的材料和截面形狀，計算出軸的許用扭轉(zhuǎn)強度，然后與實際受到的扭矩進行比較，判斷是否滿足強度要求。扭轉(zhuǎn)強度的校核方法02040103壓桿穩(wěn)定性問題壓桿穩(wěn)定性的概念壓桿在受到壓力作用時，能否保持原有的直線平衡狀態(tài)。壓桿穩(wěn)定性的判別方法計算壓桿的臨界力，如果實際受到的壓力小于臨界力，則壓桿穩(wěn)定；否則壓桿失穩(wěn)。提高壓桿穩(wěn)定性的方法減小壓桿的長度；增加壓桿的截面積；加強壓桿的約束條件；選用高彈性模量的材料。壓桿失穩(wěn)的后果壓桿失穩(wěn)后，會發(fā)生突然彎曲或屈曲，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或失效。05PART實驗與仿真技術(shù)材料性能測試實驗拉伸試驗測定材料在軸向拉力作用下的力學(xué)性能，如強度、彈性模量等。01壓縮試驗測定材料在軸向壓力作用下的力學(xué)性能，如抗壓強度、壓縮彈性模量等。02彎曲試驗測定材料在彎曲載荷作用下的力學(xué)性能，如彎曲強度、彎曲彈性模量等。03沖擊試驗測定材料在沖擊載荷作用下的韌性、脆性等力學(xué)性能。04有限元仿真基礎(chǔ)操作根據(jù)實際工程問題建立幾何模型，并進行網(wǎng)格劃分。建模與網(wǎng)格劃分確定模型的邊界條件和載荷，如約束、力、溫度等。邊界條件與載荷施加選擇求解器，設(shè)置求解參數(shù)，運行求解過程。求解設(shè)置與運行對求解結(jié)果進行后處理，提取所需數(shù)據(jù)并進行分析。結(jié)果分析與后處理壓力容器設(shè)計分析壓力容器的應(yīng)力分布，確定其合理形狀和尺寸。模擬汽車碰撞過程，評估乘員損傷和車輛損壞情況。汽車碰撞仿真分析橋梁的受力情況，評估其承載能力、穩(wěn)定性等。橋梁結(jié)構(gòu)分析分析飛機、火箭等航空航天器的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性。航空航天結(jié)構(gòu)分析典型結(jié)構(gòu)案例分析06PART課程總結(jié)與拓展介紹靜力學(xué)的研究對象、基本假定以及力學(xué)中的基本概念，如力、力矩、力偶等。靜力學(xué)基本概念介紹彈性力學(xué)的基本方程和原理，包括胡克定律、應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系等。彈性力學(xué)基礎(chǔ)詳細講解物體在靜力作用下的受力分析方法，包括平面力系和空間力系的簡化與平衡條件。受力分析010302知識體系脈絡(luò)梳理探討結(jié)構(gòu)在靜力作用下的穩(wěn)定性，包括平衡穩(wěn)定性、失穩(wěn)判別方法等。穩(wěn)定性分析04復(fù)雜力系的簡化與平衡針對平面力系和空間力系中復(fù)雜的受力情況，介紹如何運用等效原理、力系平移等方法進行簡化，并解析平衡條件的數(shù)學(xué)表達。彈性力學(xué)中的應(yīng)力與應(yīng)變深入解析彈性力學(xué)中的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，包括應(yīng)力張量、應(yīng)變張量的概念及其在工程中的應(yīng)用，以及如何通過實驗測定彈性常數(shù)。穩(wěn)定性判據(jù)與計算方法介紹多種穩(wěn)定性判據(jù)，如靜力平衡法、能量法、動力法等，并詳細講解如何運用這些方法進行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析與計算。重點難點深度解析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用工程力學(xué)原理進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括梁、板、柱等基本構(gòu)件的受力分析與設(shè)計，以及整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評估。巖土工程穩(wěn)定性分析運用工程力學(xué)原理分析巖土工程中的邊坡穩(wěn)定性、地