工程力學(xué)第一章課件有限公司匯報(bào)人：XX目錄工程力學(xué)概述01力系的平衡條件03材料力學(xué)性能05力的基本概念02受力分析基礎(chǔ)04工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)06工程力學(xué)概述01工程力學(xué)定義工程力學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)原理解決工程問題的學(xué)科，涉及材料、結(jié)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)行為。工程力學(xué)的學(xué)科性質(zhì)工程力學(xué)廣泛應(yīng)用于土木、機(jī)械、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，是工程設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)。工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域工程力學(xué)主要研究工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)在各種力的作用下的響應(yīng)和性能。工程力學(xué)的研究對象010203工程力學(xué)研究對象靜力學(xué)主要研究物體在力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的條件和規(guī)律。靜力學(xué)研究對象動(dòng)力學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，包括運(yùn)動(dòng)方程的建立、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析以及動(dòng)力響應(yīng)等。動(dòng)力學(xué)研究對象材料力學(xué)關(guān)注材料在外力作用下的應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系，以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題。材料力學(xué)研究對象工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域工程力學(xué)在橋梁、道路、建筑等土木工程設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，確保結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定。土木工程01機(jī)械工程師利用工程力學(xué)原理設(shè)計(jì)各種機(jī)械設(shè)備，如發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱，以提高效率和耐用性。機(jī)械設(shè)計(jì)02在航空航天領(lǐng)域，工程力學(xué)用于計(jì)算飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)特性，確保其在極端條件下的性能和安全。航空航天03生物力學(xué)結(jié)合工程力學(xué)與生物學(xué)，研究人體運(yùn)動(dòng)和器官功能，應(yīng)用于假肢設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)康復(fù)等領(lǐng)域。生物力學(xué)04力的基本概念02力的定義和分類力是物體間相互作用的量度，能夠使物體發(fā)生形變或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。力的定義接觸力如摩擦力，需物體接觸；非接觸力如電磁力，物體間無需直接接觸即可作用。接觸力與非接觸力集中力作用于一點(diǎn)，如繩索拉力；分布力則作用于物體表面或體積上，如重力。集中力與分布力力的表示方法力的國際單位是牛頓（N），量綱表示為MLT^-2，其中M代表質(zhì)量，L代表長度，T代表時(shí)間。力的單位和量綱力可以通過分解為垂直的分量來表示，例如在直角坐標(biāo)系中分解為x和y方向的分量。力的分量表示力是矢量，需用大小、方向和作用點(diǎn)來完整描述，如使用箭頭在力的圖示中標(biāo)出。力的矢量表示力的合成與分解力是矢量，具有大小和方向，通過箭頭表示力的作用和方向。力的矢量表示01020304多個(gè)力作用于同一點(diǎn)時(shí)，可以合成一個(gè)合力，遵循平行四邊形法則。力的合成原理將一個(gè)已知力分解為兩個(gè)或多個(gè)分力，通常使用三角形法則或解析法。力的分解方法當(dāng)一個(gè)物體受到的合力為零時(shí)，該物體處于靜力平衡狀態(tài)。力的平衡條件力系的平衡條件03單一力系平衡在單一力系中，通過力的合成與分解，可以簡化復(fù)雜力系，便于分析力的平衡狀態(tài)。力的合成與分解力矩是力與力臂的乘積，計(jì)算力矩有助于判斷力系是否處于平衡狀態(tài)。力矩的概念及其計(jì)算根據(jù)力和力矩的平衡條件，建立方程組，求解未知力，確保力系平衡。平衡方程的建立多力系平衡條件在多力系中，通過力的合成與分解，可以找到等效的單一力或力偶，以滿足平衡條件。力的合成與分解多力系平衡要求所有力矩之和為零，即力矩的代數(shù)和等于零，確保旋轉(zhuǎn)平衡。力矩平衡原理空間力系中，力和力矩的平衡條件需同時(shí)滿足，包括三個(gè)方向的力平衡和三個(gè)方向的力矩平衡?？臻g力系平衡平衡問題的解決方法繪制受力圖通過繪制物體的受力圖，清晰地表示出作用在物體上的所有力，為分析平衡條件提供直觀依據(jù)。0102應(yīng)用靜力平衡方程利用靜力平衡方程，即ΣF=0和ΣM=0，來計(jì)算未知力或力矩，確保力和力矩的平衡。03考慮摩擦力的影響在解決平衡問題時(shí)，考慮摩擦力的作用，特別是靜摩擦力和動(dòng)摩擦力對平衡狀態(tài)的影響。04使用矢量分析方法采用矢量分析方法，將力分解為水平和垂直分量，簡化問題，便于求解物體的平衡狀態(tài)。受力分析基礎(chǔ)04受力圖的繪制選擇分析對象，明確物體的受力情況，是繪制受力圖的第一步。01確定受力物體識別并標(biāo)記出作用在物體上的所有力，包括重力、支持力、摩擦力等。02識別作用力準(zhǔn)確標(biāo)出每個(gè)力的方向和作用點(diǎn)，這是繪制受力圖的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。03力的方向和作用點(diǎn)使用適當(dāng)?shù)谋壤蛦挝唬瑢⒘Φ拇笮”硎驹谑芰D上，以便進(jìn)行分析。04力的大小表示分析物體是否處于平衡狀態(tài)，即所有力的矢量和是否為零，是繪制受力圖的重要步驟。05平衡狀態(tài)分析簡單結(jié)構(gòu)受力分析靜定結(jié)構(gòu)是指在給定荷載作用下，其內(nèi)力和位移可以唯一確定的結(jié)構(gòu)，如簡單梁和桁架。靜定結(jié)構(gòu)分析01超靜定結(jié)構(gòu)在給定荷載下內(nèi)力和位移不是唯一確定的，需要考慮材料和幾何非線性因素。超靜定結(jié)構(gòu)分析02分析簡單結(jié)構(gòu)時(shí)，必須滿足力的平衡條件，即所有作用力和反作用力的矢量和為零。受力平衡條件03在受力分析中，經(jīng)常需要將復(fù)雜力分解為基本分力，或?qū)⒍鄠€(gè)力合成一個(gè)等效力，以便于計(jì)算。力的分解與合成04復(fù)雜結(jié)構(gòu)受力分析靜定結(jié)構(gòu)的受力分析相對簡單，而超靜定結(jié)構(gòu)則需要考慮多余約束，分析更為復(fù)雜。靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，力的分解與合成是基礎(chǔ)，通過將復(fù)雜力系分解為簡單力系來簡化分析。力的分解與合成繪制彎矩和剪力圖是分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的重要工具，有助于直觀理解結(jié)構(gòu)受力情況。彎矩和剪力圖的繪制不同材料的力學(xué)性質(zhì)對結(jié)構(gòu)受力分析有顯著影響，需考慮材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度等因素。材料力學(xué)性質(zhì)的影響材料力學(xué)性能05材料的彈性與塑性通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以直觀地觀察材料從彈性到塑性的轉(zhuǎn)變過程，以及屈服點(diǎn)和斷裂點(diǎn)。塑性變形是指材料在超過彈性極限后發(fā)生的永久形變，如金屬拉伸試驗(yàn)中的頸縮現(xiàn)象。彈性模量是衡量材料抵抗形變能力的物理量，決定了材料在受力后恢復(fù)原狀的能力。彈性模量的定義塑性變形的特點(diǎn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線材料的強(qiáng)度與剛度彈性模量抗拉強(qiáng)度03彈性模量衡量材料在彈性范圍內(nèi)抵抗形變的能力，如碳纖維復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。屈服強(qiáng)度01抗拉強(qiáng)度是指材料抵抗拉伸破壞的能力，如鋼筋在建筑中的應(yīng)用，需承受巨大拉力。02屈服強(qiáng)度是材料開始發(fā)生塑性變形的應(yīng)力閾值，例如汽車保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)需考慮此性能。硬度04硬度是材料抵抗局部形變的能力，例如刀具的刀刃通常采用高硬度材料制成。材料的疲勞與斷裂疲勞破壞是指材料在反復(fù)應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞，常見于橋梁、飛機(jī)等結(jié)構(gòu)。疲勞破壞的定義在循環(huán)載荷下，材料表面或內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生微小裂紋，隨時(shí)間逐漸擴(kuò)展導(dǎo)致斷裂。疲勞裂紋的形成斷裂韌性是衡量材料抵抗裂紋擴(kuò)展能力的指標(biāo)，對工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要。斷裂韌性的重要性通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，可以預(yù)測材料在特定應(yīng)力水平下的疲勞壽命，指導(dǎo)工程應(yīng)用。疲勞壽命的預(yù)測工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)06實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工程力學(xué)中的理論公式和原理，加深對理論知識的理解和應(yīng)用。驗(yàn)證理論知識實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題需要學(xué)生分析原因，提出解決方案，從而增強(qiáng)分析問題的能力。提升分析問題能力實(shí)驗(yàn)操作能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，提高解決實(shí)際工程問題的技能。培養(yǎng)實(shí)踐能力常用實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹用于測定材料的拉伸、壓縮和彎曲性能，是工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的設(shè)備。萬能材料試驗(yàn)機(jī)光學(xué)引伸計(jì)通過光學(xué)原理測量材料的微小位移，廣泛應(yīng)用于材料力學(xué)性能測試中。光學(xué)引伸計(jì)應(yīng)變片用于測量材料或結(jié)構(gòu)在受力時(shí)產(chǎn)生的微小變形，是精確測量應(yīng)力應(yīng)變的重要工具。應(yīng)變片010203實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)