《哈工大理论力学》课件

《哈工大理论力学》ppt课件目录•绪论•静力学•动力学•弹性力学•振动学•专题研究Part绪论01理论力学的定义与重要性定义理论力学是一门研究物体运动规律和力的作用的科学它基于牛顿三定律，运用数学方法对物体运动和力进行分析和研究重要性理论力学是物理学和工程学的重要基础学科，为解决实际问题提供了理论基础和方法它也是许多其他学科，如材料力学、流体力学、量子力学等的基础理论力学的发展历程经典力学古代力学17世纪牛顿提出了三大定律，奠古代人们对力学的研究主要集中定了经典力学的基础此后，拉在简单机械和静力学方面，如阿格朗日和哈密顿等人在分析力学基米德浮力原理等方面做出了重要贡献相对论力学现代力学20世纪初，爱因斯坦提出了相对随着科学技术的发展，现代力学论，对经典力学进行了修正和发不断涌现出新的分支学科，如流展，提出了质能关系和时空观念体力学、材料力学、生物力学等等新概念理论力学与其他学科的关系与物理学关系理论力学是物理学的重要分支学科，与光学、热学、电磁学等有密切联系例如，电磁学中的麦克斯韦方程组就是在经典力学的基础上发展起来的与工程学关系理论力学是工程学的重要基础学科，为各种工程技术和工程问题的解决提供了理论基础和方法例如，在机械工程、航空航天工程、土木工程等领域中，理论力学的知识被广泛应用Part静力学02力的概念与性质力的三要素力的定义2力的大小、方向和作用点，1力是一个物体对另一个物决定了力的具体效果体的作用，是改变物体运动状态的原因力的单位力的性质3国际单位制中的基本单位4是牛顿（N），力具有物质性、矢量性和1N=1kg·m/s²相互性力矩的概念与性质力矩的定义力矩的单位力矩是力和力臂的乘积，反映了国际单位制中的基本单位是牛力使物体绕点或轴转动的效应顿·米（Nm），1Nm=1kg·m²/s²力矩的简化表示力矩的性质在工程中，常用一个带箭头的线力矩具有方向性，其方向通过力段表示力矩，箭头的指向表示力的作用点和转动轴垂直线上的一矩的方向个定点来确定平衡的概念与性质平衡的定义平衡条件平衡是指物体相对于惯性参照系处于对于一个物体系统，如果作用于该系静止或匀速直线运动的状态统的所有外力的矢量和为零，则该系统处于平衡状态平衡的分类平衡的应用根据平衡的稳定性可分为稳定平衡和在工程中，通过对物体系统的平衡分不稳定平衡析，可以确定物体的受力情况，为设计提供依据刚体的平衡刚体的定义刚体是指在力的作用下，大小、形状和内部结构均不发生变化的物体刚体的平衡条件作用于刚体上的外力系等效于一个合力和一个合扭矩，且该合力和合扭矩构成一对平衡力系和平衡力矩系刚体的平衡方程根据刚体的平衡条件，可以建立三个平衡方程，分别描述力系在三个坐标轴上的投影和力矩在三个坐标平面内的分量的平衡关系刚体平衡的应用在工程中，刚体的平衡分析常用于确定结构的稳定性、承载能力和安全性等方面的问题Part动力学03质点和质点系的动量、动量矩和动能质点和质点系的动量描述物体运动状态的物理量，等于质量与速度的乘积对于质点系，动量为各质点动量的矢量和质点和质点系的动量矩描述物体转动状态的物理量，等于质量与速度矢量与点乘积的面积对于质点系，动量为各质点动量矩的矢量和质点和质点系的动能描述物体运动所具有的能量的物理量，等于质量与速度平方的一半的乘积对于质点系，动能为各质点动能的矢量和动量定理、动量矩定理和动能定理动量定理动量矩定理动能定理物体所受力的矢量和等于物体所受力矩的矢量和等物体所受力的功等于其动其动量的变化率数学表于其动量矩的变化率数能的变化量数学表达式达式为FΔt=Δp学表达式为MΔt=ΔL为W=ΔE_k相对运动动力学的基本方程相对速度和相对加速度描述两个相对运动的物体之间的速度和加速度关系相对运动动力学的基本方程描述相对运动的物体所受力和运动状态之间的关系，包括牛顿第二定律等基本动力学方程Part弹性力学04弹性力学的基本假设和基本概念连续性假设物质是连续的，没有空隙均匀性假设物质在各处性质均一，不随位置变化弹性力学的基本假设和基本概念•线性弹性假设应力与应变之间存在线性关系弹性力学的基本假设和基本概念STEP03描述材料横向收缩与纵向泊松比伸长关系的物理量STEP02弹性模量描述材料抵抗变形能力的物理量STEP01应力和应变描述物体内部受力情况的物理量弹性力学的基本方程描述应力与应变关系的方程本构方程描述物体变形后各点位置变化的方程几何方程描述物体内部各点受力平衡的方程平衡方程弹性力学的解法解析法通过数学公式直接求解弹性力学问题的解法有限元法将物体离散化为有限个小的单元，通过求解这些单元的力学行为来近似求解整个物体的力学行为的方法Part振动学05振动的基本概念和分类总结词详细描述理解振动的基本概念和分类是学习振动振动是指物体在平衡位置附近进行的往复学的基础运动根据不同的分类标准，振动可以分VS为多种类型，如按振动方向可分为垂直振动、水平振动等；按振动的幅度可分为微幅振动、大幅振动等；按振动是否与时间有关可分为确定性振动和随机振动单自由度系统的振动总结词详细描述单自由度系统的振动是振动学中的基本问题，单自由度系统是指具有一个自由度的振动系掌握其分析方法有助于理解更复杂系统的振统，其振动可以由一个坐标描述对于单自动由度系统，我们通常采用牛顿第二定律和弹性力学的基本原理来建立振动方程，并求解其解以了解系统的振动特性多自由度系统的振动要点一要点二总结词详细描述多自由度系统的振动是更接近实际工程问题的复杂振动问多自由度系统是指具有两个或两个以上自由度的振动系统题，需要综合考虑多个自由度之间的相互作用对于多自由度系统，我们需要建立更加复杂的数学模型来描述其运动状态，并采用矩阵方法求解其解了解多自由度系统的振动特性对于解决实际工程问题具有重要的意义，如机械系统、建筑结构等Part专题研究06流体力学在理论力学中的应用在理论力学中，流体力学可以用来研究流体动力学、输入流体力学是研究流体运动规律以及流体与固体相互作02标题流体静力学以及流体的波动等现象，为解决实际问题用的一门科学，在理论力学中有着广泛的应用提供重要的理论支持0103流体力学在理论力学中的应用需要综合考虑多种因素，流体力学在理论力学中的应用涉及到多个领域，如航04如流体密度、粘性、压缩性等，需要运用多种数学方空航天、船舶、水利等，对于这些领域的发展起着至法和物理原理进行建模和分析关重要的作用弹性力学在工程中的应用01020304弹性力学在工程中的应用需在理论力学中，弹性力学可弹性力学是研究弹性物体在弹性力学在工程中的应用涉要综合考虑多种因素，如材以用来研究弹性体的应力、外力和其他因素作用下产生及到多个领域，如机械、土料的弹性模量、泊松比、剪应变、弹性模量等性质，为的变形和内力的学科，在工木、航空航天等，对于这些切模量等，需要运用多种数解决实际问题提供重要的理程中有着广泛的应用领域的发展起着重要的作用学方法和物理原理进行建模论支持和分析振动在机械工程中的应用振动是物体或系统在一定条在理论力学中，振动可以用振动在机械工程中的应用涉振动在机械工程中的应用需件下周期性或非周期性地运来研究机械系统的动态特性、及到多个领域，如机械制造、要综合考虑多种因素，如机动变化，在机械工程中有着稳定性以及噪声等问题，为航空航天、汽车等，对于这械系统的阻尼、刚度、质量广泛的应用解决实际问题提供重要的理些领域的发展起着重要的作等，需要运用多种数学方法论支持用和物理原理进行建模和分析THANKS感谢您的观看。