土木工程力学课件

土木工程力学课件土木工程力学概述静力学基本原理材料力学基础结构力学基础土力学基础弹性力学与塑性力学简介contents目录土木工程力学概述01CATALOGUE123土木工程的设计、施工和运营都离不开力学理论的指导。力学是土木工程的理论基础力学理论在土木工程中得到了广泛的应用和发展。土木工程是力学的应用领域力学理论的发展推动了土木工程技术的进步，而土木工程实践又不断提出新的力学问题，促进力学理论的发展。两者相互促进、共同发展力学与土木工程关系静力学材料力学结构力学土力学土木工程力学研究内容研究物体在静力作用下的平衡规律。研究土木工程中各种结构的内力和变形，以及结构的合理形式和计算方法。研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性等方面的问题。研究土的物理性质、力学性质和工程性质，以及土与结构物相互作用的问题。

土木工程力学重要性保证工程结构的安全性通过力学分析和计算，可以预测工程结构在各种外力作用下的反应，从而保证工程结构的安全性。指导工程设计和施工力学理论可以为土木工程设计提供合理的结构形式和计算方法，指导工程施工过程中的力学问题处理。推动土木工程技术创新力学理论的发展不断推动着土木工程技术的进步和创新，为土木工程领域的发展注入新的活力。静力学基本原理02CATALOGUE03平衡与稳定平衡是指物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态，稳定是指物体在受到微小扰动后能够恢复到原平衡状态。01刚体与变形体刚体是受力不变形的物体，变形体是受力会发生形变的物体。02力与力系力是物体间的相互作用，力系是作用于同一物体上的一组力。静力学基本概念三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一个平面内，且第三个力的作用线通过前两个力的汇交点。二力平衡公理作用于同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分必要条件是，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。加减平衡力系公理在作用于刚体的任一力系上，增加或减去任意的平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用。力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的大小和方向由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。静力学公理与定理常见约束类型及其约束力柔体约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束等。约束力的确定方法根据约束类型及物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿运动定律确定约束力。约束与约束力的概念约束是限制物体自由度的装置，约束力是约束对物体的反作用力。约束与约束力分析明确研究对象，分析研究对象的受力情况，画出受力图。受力分析的目的和步骤选择合适的比例尺，定出力的作用点，按力的平行四边形法则或三角形法则画出各力，标注各力的符号和大小。受力图的绘制方法不要漏画力，不要多画力，不要画错力的方向。注意事项受力分析与受力图材料力学基础03CATALOGUE材料的力学性质包括弹性、塑性、韧性、脆性等基本性质。应力与应变的概念应力是单位面积上的内力，应变是物体的相对变形。材料力学的定义与研究对象研究材料在外部载荷作用下的变形、破坏和稳定性规律的学科。材料力学基本概念拉伸与压缩的概念01拉伸是物体受到轴向拉力的作用而产生伸长变形，压缩是物体受到轴向压力的作用而产生缩短变形。拉伸与压缩时的应力与应变关系02遵循胡克定律，即应力与应变成正比。拉伸与压缩强度计算03根据材料的力学性质和受力情况，计算物体在拉伸或压缩时的强度。拉伸与压缩变形及强度计算剪切与挤压变形及强度计算剪切是物体受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近的力的作用而产生滑移变形，挤压是物体在局部范围内受到压力作用而产生压溃变形。剪切与挤压时的应力与应变关系剪切时应力与应变成正比，挤压时应力与应变关系复杂。剪切与挤压强度计算根据材料的力学性质和受力情况，计算物体在剪切或挤压时的强度。剪切与挤压的概念弯曲变形的概念物体受到垂直于轴线的横向力或力偶作用时，产生弯曲变形。弯曲时的应力与应变关系弯曲时物体内部各点的应力与应变不同，中性层上各点应变为零。弯曲强度计算根据材料的力学性质和受力情况，计算物体在弯曲时的强度。同时需考虑弯曲时的稳定性问题，防止失稳破坏。弯曲变形及强度计算结构力学基础04CATALOGUE结构力学的定义研究结构在荷载作用下的平衡条件以及结构的内力、变形和稳定性等问题的学科。结构力学的研究对象包括梁、板、柱、拱、壳、索等基本构件以及由它们组成的各种结构体系。结构力学的基本假设包括连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设等。结构力学基本概念静定结构的概念在无多余约束的情况下，仅由平衡条件就能确定其全部内力和反力的结构。静定结构的内力分析方法包括截面法、节点法、力矩分配法等。静定结构的内力计算步骤确定计算简图、选择计算方法和公式、进行内力计算、校核计算结果等。静定结构内力分析与计算030201位移的概念结构在荷载作用下产生的位置变化。静定结构位移计算的步骤确定计算简图、选择计算方法和公式、进行位移计算、校核计算结果等。静定结构位移计算的基本原理包括虚功原理、单位荷载法、图乘法等。静定结构位移计算原理超静定结构的概念在有多余约束的情况下，仅凭平衡条件不能确定其全部内力和反力的结构。超静定结构的分析方法包括力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法等。超静定结构的分析步骤确定计算简图、选择计算方法和公式、进行内力和位移计算、校核计算结果等。同时，还需要考虑多余约束对结构内力和位移的影响，以及如何利用变形协调条件来求解超静定结构问题。超静定结构分析方法土力学基础05CATALOGUE土由固体颗粒、水和气体组成，具有复杂的内部结构。土的组成与结构包括土的密度、含水量、孔隙比等基本物理指标。土的物理性质根据土的颗粒组成、塑性指数等特性进行分类和命名。土的分类与命名土力学基本概念包括自重应力、附加应力和总应力等概念。土体中的应力土体在受力作用下会发生压缩、剪切和弯曲等变形。土体的变形特性描述土体应力与应变之间的数学模型，如弹性模型、塑性模型等。土体本构关系土体应力与应变关系土体抗剪强度土体抵抗剪切破坏的能力，与土的组成、结构和含水量等因素有关。稳定性分析方法包括极限平衡法、有限元法等，用于评估土体的稳定性。边坡稳定与支护设计针对边坡工程，进行稳定性分析和支护结构设计。土体抗剪强度与稳定性分析地基在单位面积上所能承受的最大荷载。地基承载力概念包括理论公式法、原位测试法和经验法等。地基承载力计算方法当地基承载力不足时，采取适当的地基处理与加固措施，如换填、夯实、桩基等。地基处理与加固技术地基承载力计算方法弹性力学与塑性力学简介06CATALOGUE010203弹性力学定义弹性力学是研究弹性体在外力和其他外界因素作用下产生的变形和内力，从而在变形与内力之间建立一系列关系的学科。弹性体及其基本假设弹性体是指在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复原来形状的物体；基本假设包括连续性假设、均匀性假设、各向同性假设等。弹性力学的基本原理包括平衡原理、几何原理和物理原理。平衡原理指物体在平衡力系作用下处于平衡状态；几何原理指物体在变形过程中满足几何连续性和协调性；物理原理指应力与应变之间的关系满足广义胡克定律。弹性力学基本概念及原理塑性力学定义塑性力学是研究物体在超过弹性极限后，即进入塑性变形阶段的力学行为的学科。塑性变形是指物体在外力作用下产生的不可恢复的永久变形；其特点包括变形不可逆、存在屈服点和塑性流动等。包括屈服准则、流动法则和硬化规律。屈服准则用于判断物体是否进入塑性状态；流动法则描述塑性应变增量的方向；硬化规律描述材料在塑性变形过程中的强化或软化行为。塑性变形及其特点塑性力学的基本原理塑性力学基本概念及原理弹塑性本构关系的定义弹塑性本构关系是指描述物体在弹塑性变形阶段应力与应变之间关系的数学模型。弹塑性本构关系的分类根据不同的屈服准则和硬化规律，弹塑性本构关系可分为理想弹塑性模型、线性强化弹塑性模型、非线性强化弹塑性模型等。弹塑性本构关系的应用弹塑性本构关系在有限元分析、结构优化设计等土木工程领域具有广泛应用，可用于预测结构在复杂应力状态下的力学行为和承载能力。弹塑性本构关系简介弹塑性力学在土木工程中应用如建筑结构的地震响应分析、桥梁结构的承载能力评估、路基的稳定性分析等。这些实例