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上海交大工程力学课件
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目录
壹
工程力学基础
陆
力学前沿与研究
贰
力学分析方法
叁
工程应用实例
肆
力学实验与实践
伍
力学软件应用
工程力学基础
壹
力学的基本概念
力是物体间相互作用的量度，分为接触力如摩擦力和非接触力如重力。
力的定义和分类
力的合成是将多个力合并为一个合力，分解则是将一个力拆分为多个分力，遵循平行四边形法则。
力的合成与分解
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
静力学原理
力的分解与合成
力的平衡条件
静力学中，一个物体处于平衡状态时，作用在物体上的所有力和力矩之和必须为零。
通过力的分解与合成原理，可以将复杂力系统简化为更易于分析的基本力形式。
力的传递特性
静力学中，力可以通过刚体传递而不改变其大小和方向，这是静力分析的基础。
材料力学性质
弹性模量是衡量材料抵抗形变能力的重要参数，如钢的弹性模量远高于木材。
弹性模量
01
屈服强度指材料开始发生塑性变形时的应力极限，例如铝合金在特定条件下屈服强度会降低。
屈服强度
02
断裂韧性表征材料抵抗裂纹扩展的能力，如高强度钢在承受冲击时具有较高的断裂韧性。
断裂韧性
03
疲劳极限是指材料在长期循环载荷作用下不发生疲劳破坏的最大应力，例如航空用钛合金的疲劳极限非常高。
疲劳极限
04
力学分析方法
贰
力系简化技巧
利用力的平行四边形法则，可以将多个力合成一个合力，从而简化力系分析。
应用力的平行四边形法则
通过计算力矩并应用平衡条件，可以确定未知力或力的方向，进一步简化力系分析过程。
运用力矩平衡原理
在进行力系简化时，选择合适的简化中心可以简化计算过程，例如选择受力点或质心作为简化中心。
选择合适的简化中心
01、
02、
03、
结构受力分析
通过分析结构在静止状态下的受力情况，确保结构在各种荷载作用下保持平衡。
静力平衡分析
研究材料在受力时的应力-应变关系，为结构设计提供必要的力学参数。
材料力学性能
评估结构在动态荷载（如地震、风载）作用下的响应，确保结构的稳定性和安全性。
动力响应分析
力学模型建立
在建立力学模型时，首先要明确研究对象的物理特性及其所处的环境条件，包括边界条件和载荷情况。
确定研究对象和边界条件
将复杂的实际工程问题简化为理想化的力学模型，忽略非关键因素，以方便进行理论分析和计算。
简化实际问题
力学模型建立
根据问题的性质选择适当的力学理论，如静力学、动力学、材料力学或流体力学等，以指导模型的建立。
选择合适的力学理论
在模型建立过程中，需要对某些参数或条件进行合理的假设和近似，以简化模型并使其更易于分析。
进行假设和近似
工程应用实例
叁
结构工程案例
01
上海中心大厦
作为世界第二高楼，上海中心大厦的结构设计采用了先进的风阻尼系统，有效减少风力影响。
02
港珠澳大桥
港珠澳大桥的建设涉及复杂海洋环境下的超长跨度桥梁设计，展现了结构工程在桥梁建设中的应用。
03
上海迪士尼乐园
乐园内的建筑结构设计多样且复杂，如城堡的钢结构设计，体现了结构工程在主题公园建设中的重要性。
机械设计应用
汽车悬挂系统设计
汽车悬挂系统的设计是工程力学在机械设计中的应用实例，通过力学分析优化车辆行驶的稳定性和舒适性。
01
02
风力发电机叶片优化
风力发电机的叶片设计利用工程力学原理，以提高风能转换效率和结构的耐久性。
03
桥梁结构分析
桥梁设计中，工程力学用于分析和计算桥梁在不同载荷下的应力分布，确保结构安全和稳定。
土木工程实例
桥梁建设
上海南浦大桥的建设展示了现代桥梁工程的复杂性和创新技术，是土木工程的杰出代表。
高层建筑
上海中心大厦的建造体现了土木工程在高层建筑设计与施工中的应用，展现了结构工程的先进性。
地铁系统
上海地铁网络的扩展是土木工程在城市交通基础设施建设中的重要应用，提升了城市交通效率。
力学实验与实践
肆
实验室设备介绍
实验室配备的材料测试机用于测定材料的拉伸、压缩和弯曲性能，如万能材料试验机。
材料测试机
高速摄像机能够捕捉高速运动物体的瞬间变化，常用于观察和分析物体的动态响应。
高速摄像机
振动测试台用于模拟各种振动环境，测试结构在振动条件下的性能和耐久性。
振动测试台
光学测量系统通过激光和光学原理进行非接触式测量，用于精确测量位移、应变等参数。
光学测量系统
实验操作流程
在进行力学实验前，学生需熟悉实验设备、了解实验原理，并检查仪器是否完好。
实验前的准备
按照实验指导书，学生应准确记录实验数据，严格遵守操作规程，确保实验的准确性。
实验步骤的执行
实验过程中，学生需要详细记录实验数据，并使用适当的分析方法处理数据，得出结论。
数据的记录与分析
实验结束后，学生应整理