工程力學課程配套日期：目錄CATALOGUE工程力學基礎概念靜力學分析及應用運動學與動力學原理材料力學性能及測試方法結構力學分析與設計方法工程力學實驗與仿真技術工程力學基礎概念01力學力學是研究物體在力作用下的運動規律及其在實際應用中的學科。它闡述物體的運動、變形、能量等力學特性及其與物理量之間的關系。工程力學工程力學是力學的一個分支，主要研究工程結構中物體的力學特性和規律，并應用于工程設計、施工、檢測等實際工程中。力學與工程力學定義工程力學的研究對象包括各種工程結構、構件、機器和設備等。研究對象工程力學的主要任務是研究物體在力的作用下如何保持平衡、穩定和運動，以及如何優化結構設計和提高承載能力。研究任務工程力學的研究對象和任務發展歷程工程力學經歷了從靜力學到動力學、從簡單到復雜、從理論到實踐的發展過程，在工程領域得到了廣泛應用。發展現狀隨著科技的進步和工程領域的發展，工程力學不斷引入新的理論和技術，如有限元法、計算力學等，為工程設計和施工提供了更加準確和高效的方法。同時，工程力學也面臨著新的挑戰和機遇，如新材料的應用、結構的復雜性等。工程力學的發展歷程與現狀靜力學分析及應用02靜力學是研究物體在力系作用下平衡規律的科學，其研究對象為靜止的物體。靜力學定義及研究對象包括二力平衡公理、加減平衡公理、作用與反作用公理等，是靜力學研究的基礎。靜力學公理力是物體之間的相互作用，按性質可分為重力、彈力、摩擦力等。力的性質與分類靜力學基本概念與公理010203約束類型及特點常見的約束類型有柔性約束、光滑接觸面約束和鉸鏈約束等，不同類型的約束對物體產生的約束力不同。約束力確定方法通過物體的受力分析和平衡條件，可以確定物體所受的約束力大小和方向。約束反力概念及應用約束反力是物體對約束的反作用力，在靜力學分析中具有重要意義。約束與約束力分析受力分析與平衡方程應用受力分析方法對物體進行受力分析，包括確定物體所受力的種類、大小、方向和作用點等。平衡條件與平衡方程平衡方程求解方法物體在力系作用下保持平衡的條件是各力在任一坐標軸上投影的代數和為零，據此可建立平衡方程。根據平衡方程的特點，采用適當的數學方法求解未知數，如代數法、幾何法等。運動學與動力學原理03點的運動學描述與參數計算參照系與坐標系描述物體位置和運動時，必須選擇參照物或坐標系，以便定量描述。點的位置矢量在直角坐標系中，用三個坐標表示點的位置。位移、速度和加速度描述物體位置變化的物理量，以及它們之間的微積分關系。運動方程基于初始條件和已知運動規律，建立描述物體位置隨時間變化的數學表達式。剛體的基本運動及運動學方程剛體的定義與特性剛體是在運動中各部分之間相對位置保持不變的物體，其內部各點之間的相對距離保持不變。02040301角速度與角加速度描述剛體轉動的快慢和變化率，分別對應平動中的速度和加速度。平動與轉動描述剛體基本運動的兩種方式，包括平動（整體沿直線或曲線移動）和轉動（繞某點或軸旋轉）。運動學方程基于剛體運動的特性，建立描述剛體位置、速度和加速度的數學表達式。牛頓運動定律描述物體受力與運動狀態之間關系的三個基本定律，是動力學的基石。動量定理與動量守恒描述物體動量與受力之間的關系，以及在無外力作用時物體動量的守恒性。動能定理與機械能守恒描述物體動能與受力做功之間的關系，以及在只有重力或彈簧力做功時物體機械能的守恒性。質點與質心系在動力學中，常將物體簡化為質點或質心系，以便分析受力情況和運動規律。動力學基本原理與方程01020304材料力學性能及測試方法04測試方法萬能試驗機上進行拉伸和壓縮試驗，通過應力-應變曲線來評估材料的拉伸和壓縮性能。拉伸性能材料在拉伸載荷下所表現出的力學性能，包括彈性模量、屈服強度、抗拉強度和斷裂伸長率等。壓縮性能材料在壓縮載荷下所表現出的力學性能，包括抗壓強度、壓縮比和壓縮彈性模量等。材料的拉伸與壓縮性能材料在剪切載荷下所表現出的力學性能，包括剪切強度和剪切模量等。剪切性能材料在扭轉載荷下所表現出的力學性能，包括扭轉強度和扭轉剛度等。扭轉性能采用扭轉試驗機或剪切試驗機進行測試，通過扭矩-扭轉角曲線或剪切力-位移曲線來評估材料的剪切和扭轉性能。測試方法材料的剪切與扭轉性能材料在彎曲載荷下所表現出的力學性能，包括抗彎強度、彎曲剛度和彎曲變形等。彎曲性能材料的彎曲性能及測試采用三點彎曲試驗或四點彎曲試驗進行測試，通過彎曲載荷-撓度曲線來評估材料的彎曲性能。測試方法試樣的尺寸、形狀和跨距以及試驗環境的溫度等因素都會對材料的彎曲性能產生影響。影響因素結構力學分析與設計方法05結構力學定義按照研究對象的性質，結構力學可分為靜力學和動力學；按照研究方法，可分為實驗結構力學和計算結構力學。結構力學分類基本假設結構力學在研究結構時，通常假設結構材料是連續、均勻、各向同性的，且結構變形是小變形。結構力學是工程力學的一個分支，主要研究結構在受力狀態下的內力、應力、變形和穩定性等問題。結構力學的基本概念與分類靜定結構定義靜定結構是指在無多余約束的條件下，僅通過靜力平衡方程就能求解全部內力和位移的結構。內力分析方法位移計算方法靜定結構的內力分析與位移計算靜定結構的內力分析主要依據靜力平衡方程，包括平面靜定結構的平衡方程和空間靜定結構的平衡方程。靜定結構的位移計算可通過單位荷載法或圖乘法進行，也可利用虛功原理求解。超靜定結構的分析方法與設計原則設計原則超靜定結構設計時應遵循一些基本原則，如合理布置超靜定結構、盡量減少多余約束、注意結構的整體性和穩定性等。同時，還需考慮材料的性能、結構的制造工藝和使用環境等因素。分析方法超靜定結構的分析方法主要包括力法、位移法和漸進法。力法是通過求解多余未知力來求解結構內力；位移法是以位移作為基本未知量，通過求解位移來得到結構內力；漸進法則是通過逐步逼近的方法來求解超靜定結構。超靜定結構定義超靜定結構是指具有多余約束的結構，其內力和位移不能僅通過靜力平衡方程求解。工程力學實驗與仿真技術06實驗目的通過實驗，加深對工程力學課程中涉及的力學原理、應力分析、材料性能等內容的理解，提高實驗技能和數據處理能力。實驗要求熟悉實驗設備的結構和工作原理，掌握基本的實驗方法和技巧，能夠獨立完成實驗并準確記錄數據，分析實驗結果并撰寫實驗報告。工程力學實驗目的和要求通過拉伸試樣，測定材料的抗拉強度、屈服強度、斷裂強度等力學性能指標，了解材料的應力-應變關系。測定材料在壓縮載荷下的力學性能，包括抗壓強度、彈性模量等，評估材料的抗壓性能。通過三點或四點彎曲試樣，測定材料的彎曲強度和撓度，了解材料的抗彎性能。測定材料在扭轉作用下的力學性能，包括抗扭強度和剪切模量，評估材料的抗扭性能。典型工程力學實驗介紹與操作指導拉伸實驗壓縮實驗彎曲實驗扭轉實驗數值仿真技術在工程力學中的應用有限元分析通過有限元方法，對工程結構進行數值模擬，預測結構的應力、應變、位移等場分布，優