工程力学复习资料课件

工程力学复习资料课件工程力学基础概念材料力学基本原理工程力学中的问题类型工程力学的应用实例工程力学的实验与计算方法工程力学的未来发展与挑战contents目录CHAPTER01工程力学基础概念力是一个物体对另一个物体的作用，表示为矢量，具有大小、方向和作用点三个要素。力的定义与表示力具有物质性、相互性和矢量性。力不能脱离物体而存在，一个力对应一个受力物体和一个施力物体。力的性质力的概念与性质刚体在力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则称刚体处于平衡状态。刚体平衡时，其上各作用力在相应轴上的投影和为零，且力矩的代数和为零。刚体的平衡平衡条件平衡状态在力的作用下，形状和尺寸发生改变的物体称为弹性变形体。弹性变形体的定义弹性变形体平衡时，其上各作用力在相应轴上的投影和为零，且力矩的代数和为零。同时，各作用力在相应轴上的力矩和转矩的代数和为零。弹性变形体的平衡条件弹性变形体的平衡CHAPTER02材料力学基本原理应力物体受力作用时，单位面积上所承受的力，记作σ，单位为Pa。应变物体受力作用后，内部产生的相对形变，记作ε，无单位。应力和应变弹性模量材料在弹性变形阶段内，正应力和应变之间的关系，记作E，单位为Pa。弹性模量的物理意义表示材料抵抗弹性变形的能力，E越大，材料抵抗弹性变形的能力越强。弹性模量塑性形变和屈服准则塑性形变当外力达到一定值时，材料会发生不可逆的形变。屈服准则表示材料开始发生屈服的条件，当外力达到屈服准则时，材料会发生屈服。CHAPTER03工程力学中的问题类型研究物体在力的作用下保持平衡的状态和条件，涉及力的合成与分解、力矩平衡等。平衡问题研究物体在接触面上的摩擦力和摩擦力矩，以及它们对物体运动的影响。摩擦问题静力学问题VS研究物体的运动规律，包括速度、加速度、位移等，以及它们与力的关系。动力学问题研究物体在力作用下的加速度和运动状态变化，涉及牛顿第二定律、动量定理等。运动学问题动力学问题弯曲问题研究梁、柱等细长形状的物体在横向力作用下的弯曲变形和应力分布。稳定性问题研究结构在各种外力作用下的稳定性，涉及临界载荷、失稳条件等。弹性稳定性问题CHAPTER04工程力学的应用实例结构设计、稳定性分析、抗风与抗震分析在桥梁工程中，工程力学是至关重要的。结构设计需要考虑到桥梁的承载能力、稳定性以及耐久性，这涉及到静力学和动力学的基本原理。此外，桥梁的抗风和抗震性能也是工程力学的重要应用领域，以确保桥梁在极端自然条件下的安全性。总结词详细描述桥梁工程中的力学问题建筑结构中的力学问题结构分析、抗震设计、高层建筑结构总结词在建筑结构设计中，工程力学同样发挥着关键作用。结构分析涉及到对建筑物的整体和局部承载能力的评估，以确保其安全性和稳定性。此外，抗震设计也是工程力学的重点应用领域，通过合理的抗震设计，可以显著提高建筑物的抗地震能力。高层建筑的结构设计也是工程力学的应用范畴，涉及到复杂的力学原理和计算方法。详细描述机构分析、机器动力学、疲劳强度分析总结词在机械工程中，工程力学同样具有广泛的应用。机构分析是机械设计的基础，涉及到对机械运动规律和机构性能的研究，这需要运用静力学和动力学的原理。机器动力学则关注机器在工作过程中的动态行为，包括旋转动力学和振动理论等。此外，疲劳强度分析也是机械工程中的重要应用，通过研究材料在循环载荷下的疲劳性能，可以预测机械部件的寿命和可靠性。详细描述机械工程中的力学问题CHAPTER05工程力学的实验与计算方法通过测量物体在静止状态下的受力情况，分析力的平衡和相互作用。静力学实验动力学实验材料力学实验研究物体在运动状态下的受力情况，涉及速度、加速度、动量等物理量的测量和分析。通过对材料的拉伸、压缩、弯曲和剪切等实验，研究材料的力学性能和失效行为。030201实验设计解析法通过数学公式和定理，将工程问题转化为数学问题，求解得到精确解。有限差分法将连续的物理量离散化，用差分代替微分，将微分方程转化为差分方程进行求解。有限元法将连续的物理场离散化为有限个小的单元，对每个单元进行求解，最终得到整个物理场的近似解。数值计算方法根据实际问题建立有限元模型，进行网格划分和边界条件设置。建模与前处理对建立的有限元方程进行求解，得到每个节点的位移和应力等结果。求解过程对求解结果进行可视化处理和分析，如生成云图、等值线图等，以便更好地理解和解释结果。结果后处理有限元分析方法CHAPTER06工程力学的未来发展与挑战轻质材料随着新材料的发展，如碳纤维复合材料和钛合金，它们在强度、刚度和轻量化方面具有显著优势，对工程力学提出了新的挑战和机遇。高性能材料新型高性能材料如高温超合金和纳米材料，要求工程力学在极端环境下进行更精确的分析和设计。新材料对工程力学的影响数值模拟计算机技术的进步使得数值模拟成为工程力学的重要工具，能够模拟复杂的结构和系统行为。要点一要点二人工智能与机器学习AI和机器学习技术在工程力学中用于优化设计、预测和故障诊断，提高工程效率和安全性。计算机技术在工程力学中的应用绿色建筑工程力学在绿色建筑