《工程力學(xué)》課件-00緒論

0緒論1生活中的力學(xué)圖1原始人狩獵圖2河姆渡“干欄式”建筑，類似吊腳樓圖3磚混結(jié)構(gòu)

圖4框架剪力結(jié)構(gòu)1生活中的力學(xué)

圖5省力菜刀圖6常規(guī)菜刀圖7省力剪刀

圖8常規(guī)剪刀2工程中的力學(xué)

圖11鳥巢圖12航天飛船圖13動車圖14帶輪傳動圖15齒輪傳動應(yīng)該考慮的力學(xué)問題如果沒有及時檢測，將會產(chǎn)生災(zāi)難21986年1月28號，美國挑戰(zhàn)者號航天飛機升空，僅僅1分12秒發(fā)生爆炸。原因何在？經(jīng)過美國太空總署的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這起事故的罪魁禍首居然是一個小小的橡皮圈，原來在研制這個橡皮圈的時候，沒有考慮到溫度對材料的力學(xué)特性的影響，這個橡皮圈的失效實際上就是它力學(xué)性能的失效(材料的力學(xué)性能)。應(yīng)該考慮的力學(xué)問題如果沒有及時檢測，將會產(chǎn)生災(zāi)難32012年12月18日，某鋼鐵公司煉鋼廠一煉鋼分廠內(nèi)發(fā)生鐵水包傾翻，約1600℃的鐵水傾倒至車間地面。事故致使兩名正在作業(yè)的工人當(dāng)場死亡，另有13人受傷。其中一名保潔人員當(dāng)場氣管被高溫空氣燙熟。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這起事故的罪魁禍首居然是一個小小的螺栓，由于使用過久，磨損嚴重，在傾倒時斷裂，導(dǎo)致該事故。應(yīng)該考慮的力學(xué)問題如果沒有及時檢測，將會產(chǎn)生災(zāi)難1如1998年6月3號，讓德國人引以為豪的從慕尼黑開往漢堡的城際特快列車突然出軌，造成102人死亡，88人重傷。為什么會造成這個事故呢?調(diào)查發(fā)現(xiàn)，防止車輪跑出的卡箍，發(fā)生了破壞，當(dāng)火車穿過高速公路橋梁的時候，破壞的卡箍碰到橋梁，產(chǎn)生一個側(cè)向力引起火車出軌，切斷了高速公路的橋的橋墩，導(dǎo)致高速公路下塌，壓住車廂，造成慘劇。(卡箍所發(fā)生的破壞正是力學(xué)中的疲勞斷裂)。問題類型第Ⅰ類基本問題——讓學(xué)生直接看書稍微思考即能解決第Ⅱ類重點問題——得聯(lián)系其他課程的相關(guān)基礎(chǔ)知識才能解決

第Ⅲ類難點問題——在徹底解決前面兩類問題的基礎(chǔ)上，才能準確分析解決工程力學(xué)的內(nèi)容工程力學(xué)的內(nèi)容極其廣泛，包含剛體力學(xué)，固體力學(xué)，流體力學(xué)等，其中剛體力學(xué)又分為靜力學(xué)和運動動力學(xué)，固體力學(xué)一般包括材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等部分，工程力學(xué)的內(nèi)容本書主要指靜力學(xué)和材料力學(xué)，其中：靜力學(xué)（analysisofengineering）——靜力學(xué)——研究物體平衡的一般規(guī)律，包括物體的受力分析、力系的簡化方法、力系的平衡條件。材料力學(xué)(mechanicsofmaterials)——研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限。研究對象本書主要指剛體和變形體。剛體——在受力情況下，尺寸和形狀都保持不變的工程構(gòu)件，如桿、梁、軸、柱、板、殼及塊等，見下圖所示。這是理想化的情況。變形體——受力時，幾何形狀和尺寸都發(fā)生變化的工程構(gòu)件。當(dāng)研究力和變形規(guī)律時，變形即使很小也不能忽略，當(dāng)研究平衡問題時，大部分情形下可將變形體視為剛體進行研究。梁直桿

塊

變截面桿柱件

板件

殼體

曲桿軸研究任務(wù)具體到工程構(gòu)件，主要通過靜力學(xué)分析研究其受力狀況，再通過材料力學(xué)進行由外而內(nèi)的分析，確定構(gòu)件的尺寸、形狀及最大載荷等，同時以防其發(fā)生失效或破壞。這種失效主要有強度失效、剛度失效、穩(wěn)定失效和疲勞破壞等。強度失效（failurebyloststrength剛度失效穩(wěn)定失效疲勞失效因此，從構(gòu)件功能角度來說，工程力學(xué)對工程實踐的貢獻，在于以下三個方面受力分析，確定構(gòu)成所受的外部荷載；研究構(gòu)件在外力作用下引起的內(nèi)力、變形和失效的規(guī)律；確定構(gòu)件不發(fā)生失效，即確保足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的準則。失效案例拉斷的鋼軸過量變形的鋼釘壓桿失穩(wěn)機械疲勞裂紋被超高載重車拉斷的限高梁失效實例超載事故1超載事故2工程力學(xué)對工程實踐的貢獻從構(gòu)件功能角度來說，工程力學(xué)對工程實踐的貢獻，在于以下三個方面：受力分析，確定構(gòu)成所受的外部荷載；研究構(gòu)件在外力作用下引起的內(nèi)力、變形和失效的規(guī)律；確定構(gòu)件不發(fā)生失效，即確保足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的準則。研究方法理論推導(dǎo)——也就是對構(gòu)件進行受力平衡分析，由外而內(nèi)，確定其危險面、危險點，再根據(jù)失效準則，從理論方面確定許可載荷、截面設(shè)計、安全性。實驗分析——通過專門的儀器測定材料的性能參數(shù)，如彈性模量、泊松比以及物性關(guān)系等，進行綜合性和研究性實驗，以驗證基本工程力學(xué)的基本理論應(yīng)用于實際工程問題的正確性，尤其確定適用范圍。同時，當(dāng)工程問題模型非常復(fù)雜，基本理論難以解決時，可通過實驗建立合適的簡化模型，為理論分析提供必要的基礎(chǔ)。計算機仿真——借助仿真軟件如Matlab、Ansys、Maple以及Mathe