大学《工程力学》(静力学)教学课件精华版.pptx
大学《工程力学》(静力学)教学课件精华版演讲人：日期：
目录CONTENTS01工程力学基础概念02静力学分析方法03平衡条件与应用04工程力学发展史05摩擦与特殊问题06工程应用案例
01工程力学基础概念
力的定义力具有大小、方向和作用点三个基本要素，具有矢量性、传递性和作用效果性等特点。力的性质力的分类按作用方式可分为拉力、压力、剪切力、扭转力等；按作用范围可分为集中力、分布力等。力是物体之间的相互作用，作用效果是使物体产生形变或运动。力的定义与性质
刚体与变形体概念刚体在受力作用下，形状和大小均不发生变化的物体。变形体在受力作用下，形状或大小会发生变化的物体。刚体模型与变形体模型在静力学中，通常将物体简化为刚体模型，而在材料力学中则更注重变形体模型的研究。
力系与等效力系力系作用在物体上的一组力。等效力系力系简化的方法作用在物体上的两个力系，若产生相同的外效应（即相同的变形和运动），则这两个力系互为等效力系。通过力的合成与分解，将复杂的力系简化为一个合力或几个分力，便于进行静力学分析。123
静力学基本公理二力平衡公理01作用于同一物体上的两个力，若大小相等、方向相反且作用在同一直线上，则这两个力平衡。三力平衡汇交定理02作用于刚体上三个相互平衡的力，必共点且共线。加减平衡力系公理（力的可传递性）03在静力学问题中，可以在任意位置加减平衡力系，而不改变原力系对物体的作用效果。刚化原理（虚功原理）04在静力学中，将变形体视为刚体进行分析，可以得到正确的平衡条件。
02静力学分析方法
受力分析与受力图描述物体在静止或匀速直线运动状态下的力学关系，包括力的概念、力的性质和作用效果等。静力学基本概念确定研究对象，分析物体所受的所有力，并画出受力图。受力分析步骤用简单的图形表示物体所受的力，包括力的方向、大小和作用点。受力图绘制方法
平面力系简化平面力系概念作用在物体上所有力的合力为零，且合力矩为零的力系。力系简化方法将复杂的平面力系简化为一个合力和一个合力矩，便于分析和计算。平衡条件平面力系平衡的必要条件和充分条件，即合力为零和合力矩为零。
作用在物体上所有力的合力为零，且合力矩为零的力系。空间力系简化空间力系概念将复杂的空间力系简化为一个合力和一个合力矩，包括空间平行力系、空间汇交力系和空间一般力系等。力系简化方法空间力系平衡的必要条件和充分条件，即合力为零和合力矩为零。平衡条件
约束概念约束对被约束物体施加的力，其大小和方向由约束类型和受力情况决定。约束反力常见约束类型柔性约束、光滑接触面约束、铰链约束和固定约束等。限制物体运动的其他物体或系统，称为约束。约束与约束反力
03平衡条件与应用
平面力系物体在平面内受到的力，可以分解为两个互相垂直的分力。平面力系平衡方程平衡条件物体在平面内处于平衡状态时，必须满足合力为零和合力矩为零的条件。平衡方程根据平衡条件，可以列出物体在平面内的平衡方程，包括力平衡方程和力矩平衡方程。
空间力系平衡方程空间力系物体在空间中受到的力，可以分解为三个互相垂直的分力。平衡条件平衡方程物体在空间中处于平衡状态时，必须满足合力为零和合力矩为零的条件。根据平衡条件，可以列出物体在空间中的平衡方程，包括三个力平衡方程和三个力矩平衡方程。123
静定与超静定问题静定问题未知量的数目与平衡方程的数目相等，可以通过平衡方程求解的问题。超静定问题未知量的数目多于平衡方程的数目，不能仅通过平衡方程求解的问题。解决方法对于超静定问题，需要考虑变形协调条件，或者利用多余条件进行求解。
桁架结构分析桁架结构由直杆和节点组成的结构，具有质量轻、强度高、稳定性好等特点。030201分析方法采用节点法或截面法，根据平衡条件和结构特点，求解桁架结构的内力和变形。应用场景桁架结构广泛应用于建筑、桥梁、机械、航空等领域。
04工程力学发展史
《墨经》、《考工记》、《周髀算经》等，记载了对力学知识和技术的总结。中国古代力学成就古代力学著作古代中国人在建筑、水利、航海、军事等领域广泛应用力学知识，如长城、都江堰、郑国渠、赵州桥等大型工程。古代力学应用中国古代力学思想注重实用性和整体性，强调力的平衡和力的相互作用。力学思想
古希腊时期伽利略研究自由落体运动，提出惯性定律和加速度概念，推动了力学发展。文艺复兴时期牛顿时期牛顿提出万有引力定律和三大运动定律，建立了经典力学体系。阿基米德提出浮力原理和杠杆原理等力学基本定律，奠定了力学基础。西方力学发展历程
现代工程力学应用航空航天工程力学在航空航天领域得到广泛应用，如火箭发射、卫星轨道计算等。土木工程工程力学在土木工程领域用于建筑结构设计和施工过程中的力学分析，如高层建筑、桥梁、隧道等。机械工程工程力学在机械工程领域用于机械部件的强度校核和运动分析，如汽车、飞机等交通工具的设计。
著名力学科学