肖梅玲-工程力学-fx课件

肖梅玲-工程力学-fxppt课件目录CONTENCT工程力学概述静力学基础材料力学基础结构力学基础弹性力学基础塑性力学基础工程实例分析与应用探讨01工程力学概述工程力学定义研究对象工程力学定义与研究对象工程力学是应用数学和物理学原理，研究物质宏观运动规律的科学。它既是基础学科，又是应用学科，旨在解决工程实际问题。工程力学的研究对象包括刚体、弹性体、塑性体以及它们的组合体，主要研究这些物体在外力作用下的平衡、稳定性、振动和变形等问题。工程力学的发展可以追溯到古代，如阿基米德对浮力原理和杠杆原理的研究。随着科学技术的发展，工程力学逐渐形成了完整的学科体系。发展历史目前，工程力学已经发展成为一门综合性强、应用广泛的学科。它不仅在土木工程、机械工程等传统领域发挥着重要作用，还不断拓展到航空航天、生物医学等新兴领域。现状工程力学发展历史及现状01020304土木工程机械工程航空航天生物医学工程力学在各个领域中的应用在航空航天领域，工程力学用于研究飞行器的结构强度、气动弹性以及航天器的轨道动力学等问题。在机械工程中，工程力学用于研究机械设备的运动学和动力学问题，如发动机的振动分析、机床的刚度设计等。在土木工程中，工程力学用于研究建筑物的结构设计和施工过程中的力学问题，如桥梁的承载能力、地基的稳定性等。在生物医学领域，工程力学用于研究生物体的力学行为，如骨骼的强度分析、血液的流动特性等，为医疗器械设计和疾病治疗提供理论支持。02静力学基础静力学公理与基本概念静力学公理阐述力系简化的基本规律，包括二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则和力的可传性原理。基本概念介绍静力学中涉及的基本概念，如力、力系、平衡、刚体等。VS讨论工程实际中常见的约束类型，如柔索约束、光滑面约束、铰链约束和固定端约束等。约束力分析分析不同类型约束对物体运动所施加的限制条件，进而确定约束力的方向和性质。约束类型约束与约束力分析介绍受力分析的基本步骤和方法，包括确定研究对象、画出分离体图、分析主动力和约束力等。阐述如何根据受力分析的结果，按照一定的比例尺和规定的符号绘制受力图，以便清晰地表达物体所受的力系。受力分析与受力图绘制受力图绘制受力分析方法03材料力学基础拉伸与压缩的基本概念应力与应变的关系拉伸与压缩的强度条件拉伸和压缩是材料力学中最基本的变形形式，拉伸时材料受到拉力作用而伸长，压缩时材料受到压力作用而缩短。在拉伸或压缩过程中，材料内部的应力与应变呈线性关系，符合胡克定律。当应力超过材料的弹性极限时，材料将发生塑性变形。为保证材料在拉伸或压缩时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，如拉伸强度、压缩强度等。材料拉伸压缩时力学性能80%80%100%剪切与挤压时力学性能剪切是材料沿某一截面受到相对错动而发生的变形，挤压是材料在受到垂直于其表面的压力作用下发生的变形。在剪切或挤压过程中，材料内部的应力分布较为复杂，需通过应力分析确定危险截面和最大应力值。为保证材料在剪切或挤压时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，如剪切强度、挤压强度等。剪切与挤压的基本概念剪切与挤压的应力分析剪切与挤压的强度条件扭转的基本概念01扭转是材料受到扭矩作用而发生的变形，表现为截面的相对转动。扭转时的应力与应变关系02在扭转过程中，材料内部的应力与应变呈非线性关系。当扭矩较小时，材料处于弹性变形阶段；当扭矩较大时，材料将发生塑性变形或破坏。扭转的强度条件03为保证材料在扭转时不发生破坏，必须满足一定的强度条件，如抗扭强度等。扭转时力学性能04结构力学基础梁式结构框架式结构拱式结构悬索结构结构类型及特点分析主要承受弯矩和剪力，具有简单、经济的优点，广泛应用于桥梁、建筑等领域。由梁和柱组成，具有较好的整体性和抗震性能，常用于高层建筑和大跨度结构。主要承受压力，具有优美的造型和良好的承载能力，常用于桥梁、隧道等工程。通过悬挂在两端的钢索或钢链承受拉力，具有跨度大、自重轻的特点，适用于大跨度桥梁和屋盖结构。截面法力矩分配法位移法结构内力计算方法将结构划分为若干刚架，根据刚架的平衡条件建立力矩方程，通过迭代求解各刚架的内力。以结构位移作为基本未知量，通过建立位移与外荷载的关系式求解结构内力。通过截取结构的一部分进行分析，利用平衡条件求解截面上的内力和应力。03有限元法将结构划分为有限个单元，通过建立单元刚度矩阵和整体刚度矩阵求解结构位移。01图乘法利用图形面积与结构位移之间的关系进行计算，适用于简单结构的位移分析。02能量法根据能量守恒原理，通过计算结构的应变能和外力功求解结构位移。结构位移计算方法05弹性力学基础研究弹性体在外力作用下产生变形和内力分布规律的学科。弹性力学定义基本假设基本原理连续性假设、完全弹性假设、小变形假设、无初始应力假设。平衡原理、几何原理、物理原理。030201弹性力学基本概念及原理适用于薄板受力分析，板内平行于中面的各层应力可简化为平面应力问题。平面应力问题适用于长柱体受力分析，柱体内平行于横截面的各层应变可简化为平面应变问题。平面应变问题建立坐标系、列出平衡微分方程、几何方程和物理方程，通过边界条件和初始条件求解。求解步骤平面问题求解方法适用于三维实体受力分析，需考虑三个方向的正应力和剪应力。空间应力问题适用于三维实体变形分析，需考虑三个方向的正应变和剪应变。空间应变问题建立坐标系、列出平衡微分方程、几何方程和物理方程，通过边界条件和初始条件求解。对于复杂问题，可采用有限元法、有限差分法等数值方法进行求解。求解步骤空间问题求解方法06塑性力学基础塑性变形是不可逆的，卸载后不能恢复原来的形状和尺寸，且伴随着加工硬化现象。塑性变形特点根据变形的性质，塑性变形可分为弹性变形、塑性变形和蠕变。其中，弹性变形是可逆的，卸载后能恢复原来的形状和尺寸；塑性变形是不可逆的，卸载后不能恢复原来的形状和尺寸；蠕变是在恒定应力作用下，材料随时间缓慢产生塑性变形的现象。塑性变形分类塑性变形特点及分类屈服条件材料开始发生屈服的条件，即应力达到某一临界值时，材料由弹性状态进入塑性状态。对于金属材料，常用的屈服条件有Tresca屈服条件和Mises屈服条件。塑性本构关系描述材料在塑性变形过程中应力与应变之间的关系。与弹性力学中的Hooke定律不同，塑性力学中的本构关系是非线性的，且与加载历史有关。常用的塑性本构模型有Levy-Mises模型、Prandtl-Reuss模型和Drucker-Prager模型等。屈服条件与塑性本构关系应力应变曲线在拉伸或压缩试验中，可以得到材料在塑性变形过程中的应力应变曲线。该曲线反映了材料在不同应变阶段的力学性能，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。加工硬化现象在塑性变形过程中，随着应变的增加，材料的强度逐渐提高，而塑性逐渐降低。这种现象称为加工硬化或应变硬化。加工硬化是由于晶粒内部的位错密度增加和晶界强化等因素引起的。Bauschinger效应当材料在某一方向发生塑性变形后，若在该方向施加反向应力，则材料的屈服强度会降低。这种现象称为Bauschinger效应或包辛格效应。该效应是由于材料内部的残余应力引起的。塑性变形过程中应力应变关系07工程实例分析与应用探讨123介绍梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等不同类型的桥梁结构，并分析其受力特点和适用场景。桥梁结构类型与特点阐述桥梁结构设计的基本原则和方法，包括荷载分析、结构分析、优化设计等，并结合实例进行讲解。桥梁结构设计与优化方法介绍桥梁结构健康监测的方法和加固技术，如粘贴钢板、碳纤维加固等，以提高桥梁的承载能力和安全性。桥梁结构健康监测与加固技术桥梁结构设计与优化实例分析高层建筑抗震设计原则与方法阐述高层建筑抗震设计的基本原则和方法，包括场地选择、结构选型、抗震措施等，并结合实例进行讲解。高层建筑抗震性能评估与加固技术介绍高层建筑抗震性能评估的方法和加固技术，如增设阻尼器、隔震支座等，以提高建筑的抗震能力。高层建筑结构类型与特点介绍框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等高层建筑结构类型，并分析其抗震性能和适用场景。高层建筑抗震设计实例分析航空航天器结构强度校核方法阐述航空