《工程力學專題復習》課件

工程力學專題復習本課程將深入探討工程力學的基本概念和原理，為學生提供扎實的理論基礎和實踐能力。課程大綱第一章靜力學力的合成與分解力矩和力偶平面力系的平衡第二章動力學運動學動力學基本定理剛體平面運動分析第三章材料力學應力應變軸向拉伸與壓縮彎曲第四章結構力學靜定結構分析超靜定結構分析結構穩(wěn)定性第一章靜力學靜力學是工程力學的基礎，研究物體在靜止狀態(tài)下受力情況和運動平衡規(guī)律。它主要分析物體在靜止狀態(tài)下所受的力，并運用力學原理研究物體的平衡條件和穩(wěn)定性。平面的力系平衡11.力系的合成將多個力合并成一個合力，簡化力系的分析。22.力系的平衡條件當力系的作用下，物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，稱為平衡。33.平衡方程通過力的平衡條件建立方程組，求解未知力的大小和方向。44.常見力系包括共點力系、平行力系、一般力系等，需要根據(jù)具體情況選擇合適的解法。平面骨架的受力分析平面骨架的受力分析是工程力學中的一個重要概念，它涉及到對結構內部受力的計算和分析。平面骨架通常由連接在一起的桿件組成，用于支撐負載并傳遞力量。1確定節(jié)點節(jié)點是桿件連接的位置2識別約束約束限制了結構的運動3繪制受力圖將所有外力和內力表示在圖上4建立平衡方程利用力的平衡原理建立方程式5求解未知力通過解方程式，可以求解未知力的值通過以上步驟，可以進行平面骨架的受力分析，了解結構各部分承受的力的大小和方向，從而評估結構的穩(wěn)定性和承載能力。計算平面承載結構的內力建立結構模型簡化實際結構為理想模型，例如桿件、節(jié)點等，忽略次要因素，方便計算。繪制受力圖根據(jù)結構受力情況，繪制外力、支座反力以及桿件的內力，明確各個力的作用方向和大小。選擇分析方法根據(jù)結構類型和受力情況選擇合適的分析方法，例如截面法、節(jié)點法等，并應用相關公式進行計算。求解內力利用平衡方程、力矩平衡方程以及幾何關系，對結構的內力進行求解，得出桿件上的軸力、剪力、彎矩等內力大小。摩擦力問題求解摩擦力公式摩擦力是阻礙物體運動的力。摩擦力的大小與正壓力和摩擦系數(shù)有關。靜摩擦力靜摩擦力是物體處于靜止狀態(tài)時產(chǎn)生的摩擦力，其大小等于使物體開始運動所需的最小力。滑動摩擦力滑動摩擦力是物體相對另一個物體滑動時產(chǎn)生的摩擦力，其大小與正壓力和滑動摩擦系數(shù)有關。滾動摩擦力滾動摩擦力是物體在另一個物體上滾動時產(chǎn)生的摩擦力，其大小與正壓力和滾動摩擦系數(shù)有關。第二章動力學動力學是研究物體運動及其與力的關系的學科。它涵蓋了運動學、動力學和能量學三大領域，為理解和分析工程結構的運動行為提供理論基礎。剛體平面運動分析平動剛體所有點都具有相同的運動軌跡和速度，可以看作一個質點運動。轉動剛體繞固定軸旋轉，每個點都做圓周運動，速度方向不同。復雜運動剛體同時進行平動和轉動，例如滾動，分析需要分解成平動和轉動兩部分。動量定理的應用動量定理是動力學中最基本、最重要的定理之一，它描述了物體動量變化與所受外力沖量之間的關系。動量定理可以應用于各種動力學問題，例如碰撞問題、火箭發(fā)射問題、物體在力場中的運動問題等。動量定理的應用使我們可以通過物體動量變化來求解外力沖量，或者通過外力沖量來求解物體動量變化。動能定理的應用應用場景特點求解物體的運動速度適用于力做功和物體動能變化之間的關系計算系統(tǒng)能量轉化可以分析力功和物體動能變化的對應關系運動軌跡的計算可用于分析物體在受力作用下的運動軌跡小型飛行器動力特性小型飛行器動力特性分析是工程力學的重要組成部分，涉及飛行器升力、阻力、推進力等力的分析。動力特性分析能幫助我們了解小型飛行器的飛行性能，例如起飛速度、爬升率、航程等，并為飛行器的設計和優(yōu)化提供指導。通過動力特性分析，我們可以更好地理解小型飛行器的動力系統(tǒng)，例如發(fā)動機、螺旋槳、翼型等，并針對不同飛行場景，例如巡航飛行、懸停飛行、爬升飛行等，選擇合適的動力系統(tǒng)配置，以實現(xiàn)最佳飛行效率。第三章材料力學材料力學是工程力學的重要組成部分，研究各種材料在各種載荷作用下的力學行為。學習材料力學可以幫助我們理解結構的承載能力、變形特性和失效模式。應力應變關系應力應力是指作用在材料橫截面積上的外力。單位為帕斯卡（Pa）或牛頓每平方米（N/m2）。應變應變是指材料在受力后產(chǎn)生的形變量。應變是無量綱量，通常用百分比表示。軸向載荷下的應力分析1應力定義外力作用在桿件截面上的平均值2應變定義桿件長度變化量與原長度的比值3應力應變關系胡克定律描述應力與應變的線性關系軸向載荷是指沿著桿件的軸線作用的外力。該力會使桿件產(chǎn)生拉伸或壓縮變形，從而在桿件的截面上產(chǎn)生應力。應力的分析主要包括應力定義、應變定義和應力應變關系。通過了解這些基本概念，可以預測桿件在軸向載荷作用下的力學行為，并進行安全可靠的設計。彎曲載荷下的應力分析1彎曲應力彎曲應力是指物體在彎曲載荷作用下產(chǎn)生的內應力。它主要集中在物體橫截面的上下邊緣，并且隨著距離中性軸的距離增加而增大。2彎曲應變彎曲應變是指物體在彎曲載荷作用下產(chǎn)生的變形程度。它與彎曲應力成正比，可以通過實驗或理論分析進行計算。3彎曲強度彎曲強度是指材料抵抗彎曲載荷的能力，它表示材料在彎曲破壞之前所能承受的最大應力。扭轉載荷下的應力分析扭轉應力分析是工程力學中重要的組成部分，用于計算扭轉載荷作用下結構的應力和變形情況。1扭轉應力公式基于材料力學理論推導2材料特性材料的彈性模量和泊松比3邊界條件固定端和自由端的約束條件4扭轉應力分布橫截面上的應力分布規(guī)律5最大扭轉應力確定結構的抗扭強度該分析方法可以應用于各種工程結構，例如傳動軸、螺栓和齒輪等。組合載荷下的應力分析1疊加原理組合載荷下，可將多種載荷分解為單一載荷。2應力疊加分別計算單一載荷下應力，再疊加得到組合載荷下總應力。3應力集中孔洞、缺口等幾何形狀變化會使應力集中，需考慮應力集中系數(shù)。第四章結構力學結構力學是工程力學的重要分支，主要研究各種結構在荷載作用下的力學特性，例如應力、應變、位移和穩(wěn)定性等。靜定結構受力分析定義靜定結構是指結構的內力和反力可以通過靜力平衡方程直接求解的結構，不需要考慮結構的變形。方法靜定結構的受力分析主要使用靜力平衡方程，包括力的平衡、力矩的平衡和力偶的平衡。步驟首先需要確定結構的支座反力，然后根據(jù)結構的幾何形狀和受力情況，畫出受力圖，并建立靜力平衡方程。應用靜定結構在工程實踐中廣泛應用，例如桁架、梁和框架等。超靜定結構的力法求解1建立力法方程引入多余約束，建立靜力平衡方程2求解力法方程利用結構的變形協(xié)調條件，求解多余約束力3計算內力根據(jù)力法方程解，計算結構內力4繪制內力圖直觀展示結構內力分布力法是解決超靜定結構的重要方法。通過引入多余約束，建立力法方程，利用結構的變形協(xié)調條件求解多余約束力，進而計算結構內力。變形計算的能量法能量法基本原理能量法是一種基于結構力學能量原理的計算方法，它利用結構的變形能和外力功之間的關系，進行結構變形計算。變形能的計算能量法計算結構的變形能，并將其與外力功相等，求解結構的位移或應力。能量法分類常見的能量法包括位移法、應力法和混合法，它們在計算方法和適用范圍上有所區(qū)別。能量法的優(yōu)勢能量法在處理復雜結構時，具有計算簡便、適用性強的優(yōu)勢。能量法的應用能量法廣泛應用于工程結構的變形分析，例如橋梁、建筑物和