工程力学绪论学习课件课件

工程力学 河南化工技师学院机械工程系 课程性质 专业基础课 考试课 学时 66学时 课程特点 1 是一门理论性较强的专业基础课 理论易懂 习题难做 要求大家上课作笔记 2 是基础课程理论力学 材料力学的内容综合 知识点多 要求上课认真听 课下及时复习 成绩 平时成绩30 期末考试70 平时成绩包括 1 作业 课堂提问 出勤 2 期中考试成绩 作业要求 1 字迹工整 清晰 2 抄写原题目 画原图 3 作图要规范 4 按时交作业 绪论 一 工程力学的研究对象和内容 工程力学是面向工程需要 为研究 解决工程中的力学问题而提供理论依据和基本的计算方法的一门学科 工程设计需要解决两方面的问题 1 计算结构正常工作时其中每一个构件所受的力 2 在一定外力作用下怎样设计构件才能保证它能安全可靠工作 同时又经济合理的 刚体静力学 运动学与动力学 材料力学 理论力学 处理第一方面的问题 处理第二方面的问题 三 力学的实际应用 航天工程环保工程航空工程石油工程机械工程电子工程土木工程计算机工程水利工程其它工程领域 力学的应用土木工程 上海南浦大桥 力学的应用土木工程 浦东开发区高层建筑 力学的应用水利工程 美国胡佛大坝 力学的应用水利工程 长江三峡工程 116世纪以前远在奴隶社会时代 我国劳动人民就积累了比较丰富的力学知识 如杠杆原理 功的原理 滚动磨擦的原理 我国古代的墨经是一部最早记述有关力学原理的著作 在欧州 比墨经稍晚一些 相继出现了亚里士多德的 物理学 和阿基米德的 论比重 等著作 奠定了静力学的基础 四 力学发展简史 十六到十八世纪力学开始形成一门独立的系统的学科 伽利略提出了加速度的概念 从而奠定了动力学的基础 牛顿在总结前人的研究成果后 写出了 自然哲学的数学原理 一书 1687年 对动力学作了系统的描述 提出了牛顿三定律 它是整个古典力学的基础 自然哲学的数学原理最早版本 3 20世纪 至今 人们对宏观和微观物体的深入研究 经典力学受到挑战 爱因斯坦提出了相对论 使物理学和力学分开 经典力学 宏观的低速运动物体相对论 高速运动的物体 AlbertEinstein 1879年3月14日出生于德国乌尔姆 1955年4月18日逝世于美国普林斯顿 著名理论物理学家 相对论的创立者 1921年诺贝尔物理学奖获得者 在力学的发展史上 我国不乏光辉的实例 公元前250年 李冰建成了至今闻名中外的都江堰 隋代的李春建成的赵州桥 至今仍屹立着 已有一千三百多年历史 我们大家不要认为制造一座桥很简单 实际上它要综合理论力学 材料力学 结构力学等一系列的知识 岷江上的大型引水枢纽工程 也是现有世界上历史最长的无坝引水工程 始建于公元前256 前251年 都江堰 赵州桥 安济桥 591 599年 跨度37 4米 采用拱高只有7米的浅拱 敞肩拱 敞肩拱的运用为世界桥梁史上的首创 并有 世界桥梁鼻祖 的美誉 6月27日 上海闵行区在建的 莲花河畔景苑 一栋楼整体倒掉 桥梁的共振破坏 塔科马 Tacoma 桥风振致毁 塔科马 Tacoma 桥风振致毁1940年11月7日 美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁 这一严重的桥梁事故 该桥主跨长853 4m 全长1810 56m 桥宽11 9m 而梁高仅1 3m 通过两年时间的施工 于1940年7月1日建成通车 该桥的加劲梁型式极不合理 板式钢梁 导致在中等风速 18 78m s 下结构就发生破坏 幸好在桥梁破坏之前封闭了交通 Tacoma报社的编辑LeonardCostsworth恰好路过 并用摄影机记录下一段珍贵的胶片 这才使得后人有机会一睹当年桥毁场面 10年以后 才开始重新修建塔科马桥 仍采用悬索桥型式 但加劲梁改为桁架式 新桥总长较旧桥长12m 于1950年10月14日建成通车 刚体静力学 静力学主要研究 1 物体的受力分析 分析物体 包括物体系 受哪些力 每个力的作用位置和方向 并画出物体的受力图 2 力系的等效替换 或简化 用一个简单力系等效代替一个复杂力系 3 建立各种力系的平衡条件 建立各种力系的平衡条件 并应用这些条件解决静力学实际问题 chap1静力学基本概念和物体的受力分析 力的单位 国际单位制 牛顿 N 千牛顿 kN 一 力 Force 的概念 1 定义 力是物体间相互的机械作用 这种作用可以改变物体的运动状态或使物体变形 2 力的效应 运动效应 外效应 变形效应 内效应 3 力的三要素 大小 方向 作用点 1 1静力学基本概念 力系 是指作用在物体上的一群力 是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态 二 刚体的概念 在力的作用下不变形的物体称为刚体 刚体也可以认为是受力后 其内部任意两点间距离保持不变 三 平衡的概念 等效力系 作用在物体的力系 用另一力系代替后 若物体的作用效果相同 则两力系互为等效力系 合力 分力 4 常用术语 一个力系与一个力等效 则此力为该力系的合力 而力系中的各力为此力的分力 公理1 二力平衡公理 二力杆 二力构件 受两个力作用而平衡的刚体 A B A F1 F2 F2 F1 B 作用在同一刚体上的两个力 使刚体平衡的必要和充分条件是 两个力的大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 思考 对变形体 1 2静力学的基本公理 公理2 加减平衡力系公理 推论 力的可传性 右图中F F1 F2 A B F F2 F1 F1 F2 F2 F 作用在刚体上的力是滑移矢量 力的三要素为 大小 方向 作用线 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系后与原力系等效 作用在刚体上某点的力 可沿其作用线任意移动 而不改变力对刚体的效应 作用于刚体上同一点的两个力 可合成为一个力 合力的作用点在该点 合力的大小和方向 由这两个力为边构成的平行四边形的对角线来表示 F1 F2 FR 公理3 二力合成公理 力的平行四边形法则 矢量表达式 F1 F2 FR F1 F2 FR 力三角形法 当刚体在三个力作用下平衡 且其中两力的作用线交于一点 则第三力的作用线必定通过汇交点且三个力共面 F1 F F2 推论 三力平衡定理 公理4 作用力与反作用力公理 作用力与反作用力总是同时存在 大小相等 方向相反 沿同一直线 并分别作用在两个物体上 反之不一定成立 因对刚体平衡的充分必要条件 对变形体是必要的但非充分的 变形体在某一力系作用下处于平衡 如将此变形体刚化为刚体 其平衡状态保持不变 公理5刚化公理 约束力 约束给被约束物体的力叫约束力 约束反力 一 概念 自由体 位移不受限制的物体叫自由体 非自由体 位移受限制的物体叫非自由体 约束 对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束 这里 约束是名词 而不是动词 1 3约束与约束反力 主动力 约束