自考工程力學課件日期：}演講人：目錄工程力學概述靜力學基礎目錄動力學基礎彈性力學簡介塑性力學簡介目錄工程力學實驗方法與技術工程力學在實際工程中應用案例工程力學概述01工程力學定義工程力學是技術基礎學科，主要研究物體在受力狀態下的強度、剛度、穩定性和動力學等方面的問題。研究對象工程力學的研究對象包括各種工程結構和機械中的桿、梁、板、殼等基本構件，以及由這些基本構件組成的復雜結構。工程力學定義與研究對象工程力學發展歷程力學知識起源力學知識最早起源于對自然現象的觀察和在生產勞動中的經驗，如杠桿、斜面等簡單機械的使用。靜力學基礎奠定古希臘的阿基米德對杠桿平衡、物體重心位置等作了系統研究，初步奠定了靜力學即平衡理論的基礎。動力學發展在歐洲文藝復興時期以后，對力和運動之間的關系逐漸有了正確的認識，動力學得到了快速發展。工程力學的形成隨著工程技術的發展，力學知識逐漸應用于實際工程中，形成了工程力學這一學科。工程力學應用領域建筑領域工程力學在建筑領域中有著廣泛的應用，如建筑結構的設計、施工和抗震等。02040301航空航天領域在航空航天領域，工程力學用于飛行器結構的設計和優化，以及飛行過程中的動力學分析等。機械領域在機械領域中，工程力學用于機械部件的強度、剛度和穩定性分析，以及機械系統的動力學分析等。其他領域工程力學還廣泛應用于水利、橋梁、車輛、船舶、石油等其他工程領域。靜力學基礎02包括二力平衡公理、加減平衡公理、作用與反作用公理等，是靜力學的基本出發點。靜力學公理主要包括力的平行四邊形法則、力矩定理、平衡條件等，用于解決靜力學中的基本問題。靜力學定理動力學問題轉化為靜力學問題的橋梁，將動力學中的慣性力視為靜力學中的平衡力。達朗伯原理靜力學公理與定理010203約束與約束力分析約束力求解方法通過畫受力圖、列平衡方程等方法求解未知約束力。約束力特點約束力是被動力，其大小和方向由物體的運動狀態和其他作用力共同決定。約束類型柔性約束、光滑接觸約束、鉸鏈約束等，不同類型的約束對物體產生的約束力不同。受力分析與受力圖繪制受力分析步驟確定研究對象，分析物體所受的所有力，包括主動力和被動力。受力圖繪制方法按照力的圖示方法和簡化原則，將物體所受各力在圖中表示出來，并標明力的方向和作用點。受力圖的應用受力圖是進行靜力學計算和結構設計的重要基礎，通過受力圖可以直觀地看出物體的受力情況和各力之間的關系。動力學基礎03理論力學的分支學科，研究作用于物體的力與物體運動的關系。動力學動力學基本概念及運動學描述忽略物體的大小和形狀，只考慮其質量的點。質點在運動中，任意兩點間距離保持不變的物體。剛體研究物體的位置、速度和加速度等運動狀態及其變化規律。運動學描述牛頓第一運動定律（慣性定律）物體不受外力作用時，將保持靜止或勻速直線運動狀態。牛頓第二運動定律（動量定律）物體的加速度與作用在其上的合外力成正比，與物體質量成反比，方向與合外力方向相同。牛頓第三運動定律（作用-反作用定律）兩物體間的作用力與反作用力大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。應用分析物體的受力情況，求解物體的運動狀態或受力大小。牛頓運動定律及其應用動量定理物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量。動量矩定理質點系的動量矩與質點系受機械作用的沖量矩之間的關系，有微分形式和積分形式兩種。動能定理合外力對物體所做的功，等于物體動能的變化量。應用動量定理和動能定理可解決質點動力學問題，動量矩定理用于研究剛體動力學問題。動量定理、動量矩定理和動能定理彈性力學簡介04固體力學的重要分支，研究彈性物體在外力和其他外界因素作用下產生的變形和內力。彈性力學定義彈性體，即在外力作用下能產生變形，當外力去除后能恢復原狀的物體。彈性力學的研究對象研究彈性體的應力、應變和位移等，以及它們之間的關系。彈性力學的主要內容彈性力學基本概念及研究內容010203彈性體應力與應變關系分析應力物體內部單位面積上的力，包括正應力和切應力。物體在外力作用下產生的變形，包括正應變和切應變。應變在彈性范圍內，應力與應變成正比，即胡克定律。應力與應變的關系平衡方程描述彈性體內部應力與外力之間的平衡關系，包括微分平衡方程和積分平衡方程。邊界條件描述彈性體與外界的相互作用，包括力的邊界條件和位移的邊界條件。平衡方程與邊界條件的關系平衡方程是彈性體內部應力分布的基礎，邊界條件是確定彈性體應力分布的必要條件。彈性體平衡方程與邊界條件塑性力學簡介05塑性力學定義研究內容塑性力學是固體力學的一個分支，主要研究固體在塑性變形狀態下的力學行為。塑性力學研究內容包括塑性變形與外力的關系、應力場、應變場以及有關規律，及其相應的數值分析方法。塑性力學基本概念及研究內容塑性變形定義物體受到足夠大外力作用后，部分或全部變形超出彈性范圍而進入塑性狀態，外力卸除后，變形部分或全部不消失。塑性力學重要性塑性力學在工程領域中具有廣泛應用，如金屬塑性加工、結構塑性設計等。塑性變形特點與分類塑性變形特點01塑性變形具有不可逆性，即變形后不能完全恢復到原有形態；同時，塑性變形還伴隨著能量的耗散和轉化。塑性變形分類02根據變形性質，塑性變形可分為拉伸變形、壓縮變形、彎曲變形和扭轉變形等；根據變形程度，可分為彈性變形和塑性變形。塑性變形與彈性變形區別03彈性變形是可逆的，即卸載后能恢復原狀；而塑性變形是不可逆的，卸載后不能恢復原狀。影響塑性變形的因素04塑性變形受材料的力學性質、溫度、應變速率等多種因素的影響。塑性本構關系及屈服準則塑性本構關系01描述塑性變形過程中應力與應變之間的關系，是塑性力學研究的核心內容之一。屈服準則02判斷材料是否進入塑性狀態的條件或準則，常用的屈服準則有特雷斯卡屈服準則和米塞斯屈服準則等。塑性本構關系與彈性本構關系區別03彈性本構關系描述的是應力與應變之間的可逆關系，而塑性本構關系描述的是應力與應變之間的不可逆關系。屈服準則的應用04屈服準則在工程實踐中具有重要意義，可用于確定材料的極限承載能力、評估結構的穩定性等。工程力學實驗方法與技術06實驗設計原則與實驗方法選擇實驗目標明確明確實驗目標，確定實驗方案和實驗方法，確保實驗結果的準確性。簡單易行實驗設計應簡單易行，便于操作和觀測，盡量降低實驗成本。重復性實驗設計應考慮重復性，確保實驗結果的可靠性和穩定性。安全性實驗過程中應注意安全，避免意外事故的發生。實驗設備簡介及操作規范電子萬能試驗機適用于拉伸、壓縮、彎曲等多種力學實驗，操作前應檢查設備是否正常運行，遵守操作規程。壓力機用于材料的壓縮實驗，需保證試樣放置正確，加壓速度均勻。扭轉試驗機主要用于測量材料的扭轉性能，需保證試樣固定穩定，避免外部干擾。沖擊試驗機用于測量材料的沖擊韌性，需保證試樣尺寸和沖擊速度符合標準。數據記錄與處理實驗數據應準確記錄，避免漏記或重復記錄，數據處理時應遵循科學的方法和原則。誤差來源分析誤差可能來源于實驗設備、實驗方法、環境等方面，應進行全面分析和評估。誤差控制方法采用多次實驗取平均值、修正誤差公式等方法，有效控制實驗誤差。數據可視化通過圖表等方式展示實驗結果，便于分析和理解。數據處理與誤差分析技巧工程力學在實際工程中應用案例07運用靜力學和材料力學原理，分析橋梁支撐結構的穩定性和承載能力，確保橋梁安全。研究橋梁在移動荷載（如車輛、行人等）作用下的動態響應，避免共振現象導致的結構破壞。利用地震工程學原理，進行橋梁抗震設計，提高橋梁在地震作用下的穩定性。運用空氣動力學原理，分析橋梁在風荷載作用下的受力情況，確保橋梁抗風穩定性。橋梁結構設計中工程力學應用橋梁支撐結構橋梁動態響應橋梁抗震設計橋梁風荷載分析建筑結構優化設計在保證結構安全的前提下，運用工程力學方法進行結構優化，降低建筑成本。建筑結構抗震設計根據地震工程學原理，進行建筑結構抗震設計，提高建筑物的抗震性能。建筑工程事故分析利用工程力學原理，對建筑工程事故進行原因分析，為事故處理提供科學依據。建筑結構穩定性分析運用力學原理，分析建筑結構的穩定性，確保建筑在承受各種荷載時不會發生倒塌或破壞。建筑結構設計中工程力學應用機械設備設計中工程力學應用機械設備強度分析運用材料力學和斷裂力學