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2023REPORTING工程力学ppt课件重庆大学版2023•引言•工程力学基础知识目录•材料力学•动力学基础CATALOGUE•静力学分析•动力学分析•工程力学的应用与发展2023REPORTINGPART01引言课程简介01课程名称工程力学适用专业土木工程、机械工程、航空航02天工程等03课程性质必修或选修04授课单位重庆大学工程力学系学习目标01掌握工程力学的基本概念、原理和方法02能够运用工程力学知识解决实际工程问题03培养分析和解决问题的能力,为后续专业课程奠定基础2023REPORTINGPART02工程力学基础知识力的概念与性质010203力的定义与表示力的三要素力的性质力是一个物体对另一个物力的大小、方向和作用点力的可传递性、矢量性、体的作用,用实线段表示,是决定力作用效果的三个同体性和独立性并标注其大小和方向要素刚体的平衡平衡的概念平衡条件力矩与力矩平衡刚体在力的作用下,如果对于一个刚体系统,如果力对点之矩矢量等于该力保持静止或匀速直线运动,它在三个非共线力作用下使该点绕该矢量轴产生的则称该刚体处于平衡状态处于平衡状态,则这三个旋转效应力的矢量和为零弹性力学基础弹性力学的基本假设01物体是连续的、完全弹性且各向同性的应力与应变02在物体内部某点处,单位面积上的内力称为应力;物体受力后,其几何形状和尺寸发生改变,称为应变胡克定律03在弹性限度内,物体的应变与应力成正比,其比例系数称为弹性模量或杨氏模量2023REPORTINGPART03材料力学材料的基本性质01了解材料的基本性质是研究材料力学的基础02材料的基本性质包括密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数等,这些性质决定了材料在外力作用下的行为和响应拉伸与压缩拉伸与压缩是材料力学中研究材料在轴向拉力和压力作用下的行为的分支学科拉伸与压缩主要研究材料的应力-应变关系,包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩断裂阶段,以及相关应力计算和强度条件等弯曲与扭转弯曲与扭转是研究材料在弯曲和旋转力矩作用下的行为的分支学科弯曲主要研究梁的弯曲变形和应力分布,包括剪力和弯矩的计算;扭转主要研究圆轴在扭矩作用下的应力与变形,以及扭矩的计算和强度条件材料的失效与强度材料的失效与强度是研究材料在载荷作用下发生失效的规律和强度的评价标准的学科材料的失效主要分为韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和蠕变断裂等类型;强度评价标准包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等,这些标准为工程设计和选材提供了依据2023REPORTINGPART04动力学基础质点和刚体的运动质点运动学描述质点在空间中的位置和运动状态,包括位移、速度和加速度等概念刚体运动学研究刚体(无变形的固体)在空间中的位置和运动状态,包括平动、转动和复合运动等动量、动量矩和动能动量描述物体运动状态的物理量,等于质量与速度的乘积动量矩描述刚体转动状态的物理量,等于对转动轴的力矩与转动角速度的乘积动能描述物体运动能量的物理量,等于质量与速度平方的一半的乘积动力学基本定理牛顿第二定律物体加速度的大小与作用力成正比,与物体的质量成反比动量定理质点或系统的动量的变化率等于作用力与时间的乘积动量矩定理刚体绕定轴转动的角速度变化率等于作用力矩与时间的乘积2023REPORTINGPART05静力学分析静力学的概念与原理静力学的概念二力平衡原理静力学是研究物体在力作用下处于平衡状一个刚体受到两个力的作用,如果这两个态的科学平衡状态是指物体处于静止或力大小相等、方向相反且作用在同一直线匀速直线运动状态上,则刚体处于平衡状态三力平衡定理力的可传递性一个刚体在三个不平行的力作用下处于平通过刚体传递的力在杆的两端产生大小相衡状态时,这三个力必共面且汇交于一点等、方向相反的效应静力分析的方法解析法图解法通过建立物体的平衡方程来求解未知力的方通过作力的平行四边形或三角形来求解未知法力的方法虚位移法刚体平衡的稳定性分析利用虚位移原理,通过假设一些不会实际发研究刚体在受到扰动后恢复平衡的能力生的虚位移来求解未知力的方法静力学的应用实例桥梁和建筑物的设计重型机械的设计通过静力学分析,确定桥梁和建筑物的各重型机械如起重机、挖掘机等的设计中,个部件所受的力和力矩,以确保其安全性需要利用静力学分析来确定各部件的受力和稳定性情况,以确保机械的正常运转和安全性航空航天设计车辆设计在航空航天设计中,静力学分析用于确定车辆设计过程中,需要利用静力学分析来飞行器各部件的受力情况,以确保飞行器确定车辆各部件的受力情况,以优化车辆的安全性和稳定性的性能和安全性2023REPORTINGPART06动力学分析动力学的概念与原理动力学的基本概念动量定理描述物体运动状态变化的规律,物体动量的变化等于作用力与包括质点和刚体的运动规律时间的乘积牛顿第二定律动能定理物体加速度的大小与作用力成物体动能的变化等于合外力所正比,与物体的质量成反比,做的功方向与作用力方向相同动力学分析的方法010203牛顿运动定律法动量定理法动能定理法根据牛顿第二定律,结合已知的根据动量定理,结合已知的运动根据动能定理,结合已知的运动运动条件,求解未知的力和运动条件,求解未知的力和运动状态条件,求解未知的力和运动状态状态动力学分析的应用实例火箭发射火箭发动机产生的推力通过反作用力使火箭加速上升,利用了牛顿第三定律汽车制动汽车刹车时,地面摩擦力使汽车减速,直至停止,利用了牛顿第二定律和动能定理桥梁振动桥梁在风载或地震作用下会产生振动,需要利用动力学分析方法进行抗震和抗风设计2023REPORTINGPART07工程力学的应用与发展工程力学的应用领域建筑领域机械工程工程力学在建筑设计、施工和结构分在机械设计中,工程力学用于分析机析中发挥着重要作用,确保建筑物的器部件的强度、刚度和稳定性,优化安全性和稳定性设计航空航天交通运输飞机和航天器的设计和制造过程中,在车辆、船舶和铁路设计中,工程力工程力学为飞行器结构提供必要的支学用于分析载体的动力学性能和安全撑和保护性工程力学的发展趋势数值模拟与仿真多学科交叉智能化与自动化随着计算机技术的进步,数值模工程力学与材料科学、计算机科人工智能、机器学习等技术在工拟和仿真在工程力学中越来越重学、环境科学等学科的交叉融合,程力学中的应用,提高了结构分要,能够更精确地预测和分析结推动了工程力学的创新发展析的效率和精度构性能工程力学的未来展望新材料与新结构随着新材料和新结构的不断涌现,工程力学将面1临新的挑战和机遇,需要不断更新和发展绿色与可持续发展在可持续发展背景下,工程力学将更加注重环保2和节能,为绿色建筑和可持续交通提供支持国际合作与交流在全球化的背景下,工程力学领域的国际合作与3交流将进一步加强,推动学科的共同进步2023REPORTINGTHANKS感谢观看。