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工程应用力学课件PPT
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目录
壹
力学基础知识
陆
力学在工程中的应用
贰
静力学分析
叁
材料力学性质
肆
动力学原理
伍
流体力学应用
力学基础知识
壹
力学的基本概念
力是物体间相互作用的量度，可以改变物体的运动状态或形状。
力的定义
力按性质分为接触力和非接触力，如摩擦力、重力等，它们在工程应用中起着关键作用。
力的分类
牛顿第一定律定义了惯性，第二定律阐述了力与加速度的关系，第三定律说明了作用力与反作用力。
牛顿三大定律
01
02
03
力学的分类
静力学
材料力学
流体力学
动力学
静力学研究物体在力的作用下保持静止状态的条件，例如建筑结构的稳定性分析。
动力学关注物体运动状态的变化，如汽车碰撞时乘客的安全带设计。
流体力学研究流体（液体和气体）的运动规律，例如飞机翼型的设计优化。
材料力学探讨材料在外力作用下的应力和变形，如桥梁使用的钢材选择。
基本力学定律
牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出物体会保持静止或匀速直线运动，除非受到外力作用。
牛顿第一定律
01
牛顿第二定律定义了力与加速度的关系，即F=ma，其中F是力，m是质量，a是加速度。
牛顿第二定律
02
牛顿第三定律表明，作用力和反作用力总是成对出现，大小相等、方向相反，如火箭发射时的推力和反推力。
牛顿第三定律
03
静力学分析
贰
静力平衡条件
在静力平衡状态下，物体所受的外力和为零，即所有力的矢量和等于零。
力的平衡条件
刚体平衡时，必须满足三个独立的平衡方程，即两个力的平衡条件和一个力矩的平衡条件。
刚体的平衡方程
物体处于静力平衡时，所有作用力产生的力矩之和也必须为零，确保不发生旋转。
力矩的平衡条件
结构受力分析
通过应力-应变曲线分析材料在受力时的变形特性，了解材料的弹性模量和屈服强度等重要参数。
应力与应变关系
结构在静力作用下，必须满足力和力矩的平衡条件，即所有外力之和为零，力矩平衡也需满足。
力的平衡条件
根据受力特点，结构构件可分为拉伸、压缩、弯曲和扭转等类型，每种类型对应不同的分析方法。
受力构件的分类
结构受力分析
计算结构中任意截面的内力，包括弯矩、剪力和轴力，是进行结构受力分析的关键步骤。
01
截面力的计算
分析结构在受力后是否保持稳定，包括局部稳定和整体稳定，确保结构在使用过程中不会发生失稳破坏。
02
结构稳定性分析
支座与约束
固定支座限制了结构在所有方向上的移动和旋转，如桥梁的桥墩。
固定支座
滑动支座允许结构沿一个方向移动，常用于允许热胀冷缩的结构设计。
滑动支座
滚动支座允许结构沿某一轴线自由滚动，常用于大跨度桥梁。
滚动支座
弹性支座通过弹簧或橡胶等材料提供支撑，同时允许一定的位移，如高层建筑的隔震支座。
弹性支座
材料力学性质
叁
材料的应力与应变
应力是材料内部单位面积上的内力，分为正应力和剪应力，影响材料的承载能力。
应力的定义与分类
01
应变是材料在外力作用下产生的形变，通常通过应变片等仪器进行精确测量。
应变的概念及其测量
02
胡克定律描述了弹性范围内应力与应变成正比的关系，是材料力学分析的基础。
胡克定律的应用
03
屈服是指材料在应力作用下永久变形的开始，断裂则是材料完全失去承载能力。
材料的屈服与断裂
04
材料的力学性能
抗拉强度是衡量材料承受拉伸力而不破坏的能力，如高强度钢丝在桥梁建设中的应用。
抗拉强度
01
压缩强度指材料抵抗压缩力的能力，例如混凝土在建筑结构中的使用。
压缩强度
02
疲劳强度描述材料在反复应力作用下抵抗破坏的能力，如飞机机翼材料的测试。
疲劳强度
03
冲击韧性反映材料在高速冲击下吸收能量的能力，例如汽车保险杠的设计要求。
冲击韧性
04
材料的破坏准则
最大应力理论认为，当材料中的最大主应力达到其极限强度时，材料就会发生破坏。
最大应力理论
最大应变理论指出，当材料的最大主应变达到其极限应变时，材料将发生破坏。
最大应变理论
最大剪应力理论认为，当材料中的最大剪应力达到某一临界值时，材料会发生剪切破坏。
最大剪应力理论
能量破坏理论基于能量观点，认为材料破坏是由于能量积累到一定程度而引起的。
能量破坏理论
动力学原理
肆
运动学基础
描述物体运动快慢的速度和速度变化率加速度是运动学分析中的基本概念。
速度与加速度
物体在直线或曲线路径上的位置变化与所用时间的关系，是研究运动学的基础。
位移和时间的关系
抛体运动是动力学中常见的运动形式，涉及初速度、角度和重力加速度等因素。
抛体运动分析
动力学定律
牛顿第三定律
牛顿第一定律
01
03
牛顿第三定律表明，对于每一个作用力，总有一个大小相等、方向相反的反作用力存在。
牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出物体会保持静止或匀速直线运动，除非受到外力作用。
02
牛顿第二定律定义