工程力学
工程力学的主要内容与工程应用
工程力学是研究物体在外力作用下的静力学和动力学性质的一门学科,是建筑、桥梁、机械、航天、水利等领域不可或缺的基础学科。本文
将结合工程力学的主要内容与工程应用,探讨其理论基础、发展历程、应用领域及未来发展趋势。
一、工程力学的理论基础
1.静力学
静力学是研究物体在平衡状态下受力分析的学科。在工程力学中,静
力学主要包括力的合成与分解、平衡条件、摩擦力、支持反力等内容。工程中的建筑、桥梁、机械等结构,都需要静力学的理论支持,以确
保结构的稳定性和安全性。
2. 动力学
动力学是研究物体在外力作用下的运动规律的学科。在工程力学中,
动力学包括质点的运动学、质点的运动方程、动量定理、能量原理等
内容。通过动力学的分析,可以理解并预测物体在外力作用下的运动
状态,为工程设计和实际工程应用提供理论依据。
二、工程力学的发展历程
1. 古典力学时期
古典力学是工程力学的奠基时期,代表人物有牛顿、欧拉、达朗贝尔
等。在这一时期,人们逐渐建立了力学基本定律和原理,如牛顿三定律、达朗贝尔原理等,为工程力学的发展奠定了基础。
2. 现代力学时期
随着科学技术的发展,工程力学在20世纪得到了快速发展。在这一时期,工程力学逐渐与其他学科相结合,形成了新的分支学科,如连续
介质力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等。工程力学理论不断完善,应用领域不断拓展,为工程实践提供了更多的支持。
三、工程力学的应用领域
1. 工程结构设计
工程力学在建筑、桥梁、隧道、地基等工程结构设计中起着重要的作用。通过力学分析,可以确定结构的受力状态、设计结构的尺寸和材料,保证结构的安全可靠。
工程力学知识点详细总结
工程力学知识点详细总结
工程力学是研究物体受力和变形规律的学科,它是工程学的基础学科之一。在工程实践中,我们经常需要对结构物体的力学特性进行分析和计算,以保证结构的安全可靠。因此,工
程力学的理论和方法在工程设计和施工中起着不可替代的作用。本文以静力学、动力学和
固体力学为主要内容,详细总结了工程力学的相关知识点。
一、静力学
1.力的概念和分类
力是引起物体产生加速度的原因,根据力的性质和来源可以将力分为接触力和场力。接触
力是通过物体的静止接触面传递的力,包括摩擦力、正压力和剪切力等;场力是由物体之
间的相互作用所产生的力,包括重力、电磁力和引力等。
2.受力分析
受力分析是研究物体受力情况的一种分析方法,通过分析物体受力的大小、方向和作用点,可以确定物体的平衡条件和受力状态。在受力分析中,可以应用力矩平衡、受力图和自由
体图等方法来分析物体的受力情况。
3.力的合成和分解
力的合成和分解是将若干个力按照一定规律合成为一个合力,或者将一个力分解为若干个
分力的方法。通过力的合成和分解,可以简化受力分析的过程,求解物体的受力情况。
4.平衡条件
平衡是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态。根据平衡的要求,可以得出物体的平衡
条件,包括受力平衡和力矩平衡。在分析物体的平衡条件时,可以应用力的合成和分解、
力矩平衡等方法进行求解。
5.杆件受力分析
杆件受力分析是研究杆件受力情况的一种分析方法,通过分析杆件受力的大小、方向和作
用点,可以确定杆件的受力状态。在杆件受力分析中,可以应用正压力、拉力和剪力等概
念进行求解。
6.梁的受力分析
工程力学知识点全集总结
工程力学知识点全集总结
一、力的作用
1. 力的概念
力是物体相互作用的结果,可以改变物体的运动状态或形状。力的大小用力的大小和方向来描述,通常用矢量表示。
2. 力的分类
根据力的性质,力可以分为接触力和非接触力两种。根据力的性质和作用对象的不同,可以将力分为压力、拉力、剪切力、弹性力、重力等不同类型的力。
3. 力的合成与分解
多个力共同作用在物体上时,可以将它们的效果看作是一个力的合成。而反之,一个力也可以根据其方向和大小,被分解为若干个分力。
4. 力的平衡
当物体受到多个力的作用时,如果这些力的合力为零,则称物体处于力的平衡状态。
5. 力的矩
力的矩是力的大小与作用点到物体某一点的距离的乘积,力矩的方向垂直于力的方向和力臂的方向。物体在力的作用下发生转动,与力的大小、方向以及力臂的长度有关。
6. 自由体图
自由体图是指将某个物体从其他物体中分离出来,然后在自由体上画出受到的所有力的作用线,用以分析物体所受力的平衡情况。
二、刚体静力学
1. 刚体的概念
刚体是指在受力作用下,形状和尺寸不发生改变的物体。刚体的转动可以分为平移和转动两种。
2. 刚体的平衡条件
刚体的平衡条件包括平衡的外力条件和平衡的力矩条件。当刚体受到多个力的作用时,这些力的合力为零,力矩的合力矩也为零时,刚体处于平衡状态。
3. 简支梁的受力分析
简支梁是指两端支持固定并能够转动的梁,在受力作用下会产生弯曲和剪切。可以利用简
支梁受力分析的原理,对梁在受力作用下的受力和变形进行研究。
4. 梁的受力分析
在工程实践中,梁的受力分析是非常重要的。在不同受力条件下,梁的受力分析方法会有
工程力学知识点总结
工程力学知识点总结
工程力学是一门研究物体受力、变形以及力学性质的学科。它是工
程学的基础学科之一,广泛应用于工程设计、结构分析和材料力学等
领域。在本文中,我将对工程力学的一些重要知识点进行总结,希望
能够帮助读者更好地理解和应用工程力学的原理和方法。
第一部分:力的基本概念和平衡条件
力是工程力学的核心概念之一,它可以引起物体的形状和运动发生
变化。在工程力学中,力的三要素是大小、方向和作用点。力的大小
可以用矢量表示,它的方向可以用箭头表示,作用点是力所作用的物
体上的一点。
对于一个物体的平衡条件,有三种可能:静力平衡、动力平衡和稳
定平衡。静力平衡是指物体在受到多个力的作用下,力的合力为零,
物体处于静止状态。动力平衡是指物体在受到多个力的作用下,力的
合力不为零,物体处于运动状态。稳定平衡是指物体在受到微小扰动
后能够自动恢复到原来的平衡状态。
第二部分:受力分析和结构受力
受力分析是工程力学的基础,它通过分析物体所受到的外力和内力,来确定物体的运动状态和受力情况。在受力分析中,我们常常使用自
由体图和受力分解的方法来求解受力问题。自由体图是指将物体从结
构中分离出来,在图上标识出所受到的外力和内力,便于分析和计算。
结构受力是工程力学的重要内容之一,它研究物体在受到外力作用下的变形和应力情况。常见的结构受力包括轴力、剪力、弯矩和应力等。轴力是指物体沿着轴线方向受到的拉力或压力,剪力是指物体内部两个相邻截面之间的力,弯矩是指物体在受力作用下发生的弯曲时所产生的力矩,应力是指物体受到的单位面积上的力。
第三部分:材料力学和变形性能
工程力学ppt课件
04
动力学基础
动力学的基本概念
动量定理
物体动量的变化等于物体所受合外力的冲量 。
牛顿第二定律
物体的加速度与作用力成正比,与物体质量 成反比。
动能定理
物体动能的变化等于物体所受合外力做的功 。
动力学的主要公式和定理
01 牛顿第二定律的公式:F=ma 02 动量定理的公式:Δp=Ft 03 动能定理的公式:ΔE_k=W
工程力学面临的挑战和问题
理论模型的完善 复杂系统的研究 实验和模拟的精度 工程应用的可靠性
尽管工程力学已经发展了许多重要的理论,但仍有许多现象和 问题需要更深入的理论研究。
对复杂系统和多尺度问题的理解和模拟是工程力学面临的重要 挑战。
提高实验和模拟的精度是工程力学发展的关键,这需要更先进 的设备和更深入的理论研究。
工程力学在建筑设计中的应用
01 02
结构设计
建筑力学中的结构分析理论和方法,为建筑设计提供了强有力的支持, 使得建筑师可以更加精确地预测和评估建筑物的整体性能,从而优化设 计方案。
抗风与抗震设计
通过应用工程力学原理,建筑师可以更好地考虑建筑物在风载和地震作 用下的响应,并采取相应的措施提高建筑物的抗风和抗震性能。
推动多学科交叉
通过与其它学科的交叉合作,引入新 的思想和理论,推动工程力学的发展 。
强化工程应用实践
工程力学专业学什么
工程力学专业学什么
工程力学是一门研究工程结构的力学性能和力学行为的学科。它是工程学的基础
学科之一,在各个工程领域中都扮演着重要的角色。工程力学专业的学习内容广泛,主要包括静力学、动力学、材料力学、结构力学等方面的知识。以下是工程力学专业学习的一些主要内容。
1. 静力学
静力学是研究物体在静止状态下的力学性质的学科。在工程力学专业中,学生将
学习静力学的基础理论和方法,并通过大量的例题和实例分析来掌握静力学的应用。静力学的学习内容包括力的平衡、力矩、受力分析、杆件与框架等结构的静力学分析。
2. 动力学
动力学是研究物体在运动状态下的力学性质的学科。在工程力学专业中,学生将
学习动力学的基础理论和方法,并通过实践中的案例研究来理解动力学的应用。动力学的学习内容包括质点的运动、刚体的平动与转动、动力学定义、动力学方程等。
3. 材料力学
材料力学是研究材料的力学性能和变形行为的学科。在工程力学专业中,学生将
学习材料力学的基础知识和方法,并通过实验室实践来理解材料力学的应用。材料力学的学习内容包括材料的力学性质、应力应变关系、弹性力学、塑性力学等。
4. 结构力学
结构力学是研究工程结构的力学性能和行为的学科。在工程力学专业中,学生将学习结构力学的基础理论和方法,并通过实际工程项目来应用结构力学的知识。结构力学的学习内容包括结构静力学、结构动力学、结构稳定性、结构振动等。
除了以上主要内容,工程力学专业的学习还包括计算方法、工程力学实验、工程力学的数值模拟方法等。同时,学生还会接触到一些与工程力学相关的工具和软件,如有限元分析软件、结构分析软件等,以提高工程实践能力。
工程力学的发展与展望
工程力学的发展与展望
工程力学是一门研究物体在力的作用下的运动和变形规律的学科,也是工程学的基础
知识之一。随着科学技术的快速发展和工程领域的日益复杂化,工程力学在过去的几十年
里取得了显著的进展。本文将对工程力学的发展历程进行回顾,并展望未来的发展方向。
工程力学概念最初见诸于古希腊时期,但是直到近代以前,工程力学一直处于实证阶段。17世纪,伽利略、牛顿等科学家的力学研究奠定了工程力学的基础。18世纪和19世纪,随着工业革命的推进,工程力学开始应用于实际工程问题的解决中。20世纪初,结构力学、流体力学等分支学科逐渐形成,工程力学开始多元化发展。
在过去的几十年里,工程力学的发展有以下几个显著特点:
工程力学的理论模型和计算方法得到了极大的改进。随着计算机技术的发展,有限元法、有限差分法等数值方法在工程力学分析中的应用广泛化,大大提高了分析的准确性和
效率。
工程力学在多学科交叉领域的应用得到了拓展。随着材料科学、电子技术、光学等学
科的发展,工程力学开始与其他学科相互融合,形成新的研究领域。力学与材料科学的结合,推动了复合材料等新材料的研发;力学与电子技术的结合,推动了微电子器件的发展等。
工程力学在应对新兴问题和挑战方面做出了重要贡献。地震工程的发展帮助人们更好
地理解地震力对建筑物和结构的影响,为抗震建筑设计提供了理论依据;风力发电和太阳
能等可再生能源的开发也离不开工程力学的支持。
在未来的发展中,工程力学面临着新的机遇和挑战。随着大数据和人工智能技术的发展,工程力学在数据分析和预测方面将发挥更大的作用。通过对大量结构数据的分析,可
工程力学的主要内容
工程力学的主要内容
工程力学是研究物体在外力作用下产生的变形和运动规律的一门学科。它是工程学的基础,对于解决工程实际问题具有重要的理论和实践意义。工程力学主要包括静力学、动力学和材料力学三个方面的内容。
静力学是研究物体在外力作用下的平衡状态的力学学科。它研究物体受力平衡的条件和原理,通过分析物体的受力情况来确定物体的平衡状态。静力学的基本原理包括力的平衡条件、力矩的平衡条件和力的合成分解等。静力学的应用广泛,可以用于解决各种结构的稳定性、平衡性和强度问题,如建筑物的结构设计、桥梁的承重能力计算等。
动力学是研究物体运动规律的力学学科。它研究物体在外力作用下的运动状态和运动规律,通过分析物体的受力情况和运动方程来描述物体的运动过程。动力学的基本原理包括牛顿第二定律、动量守恒定律和角动量守恒定律等。动力学的应用广泛,可以用于解决各种物体的运动问题,如机械系统的运动分析、汽车的行驶过程模拟等。
材料力学是研究物体材料的力学性质和力学行为的力学学科。它研究物体材料的力学特性和应力应变关系,通过实验和理论分析来确定材料的强度、刚度和稳定性等。材料力学的基本原理包括胡克定
律、杨氏模量和泊松比等。材料力学的应用广泛,可以用于解决各种材料的强度和刚度计算问题,如材料的选择和设计、结构的安全评估等。
工程力学的主要内容还包括力学原理的应用和工程实践的方法。力学原理的应用是将力学理论应用于实际工程问题的过程,通过建立数学模型和求解方法来解决工程实际问题。工程实践的方法是将力学理论与工程实践相结合,通过实验和实际工程案例来验证和完善力学理论,为工程实践提供科学依据。
《工程力学》课件
几何方程
02
物体内部的应变分量与位移分量之间的关系由几何方程描述。
物理方程
03
物体内部的应力分量与应变分量之间的关系由物理方程描述。
弹性力学的应用实例
01
02
03
桥梁工程
桥梁设计需要考虑桥梁在 不同载荷下的变形和内力 分布,以确保安全性和稳 定性。
建筑结构
高层建筑、大跨度结构等 需要进行弹性力学分析, 以确保结构的承载能力和 稳定性。
04
材料力学
材料的基本性质
物理性质
材料的密度、比热容、热导率 等。
机械性质
弹性模量、泊松比、切变模量 等。
化学性质
材料的耐腐蚀性、抗氧化性等 。
热学性质
热膨胀系数、热传导系数等。
拉伸与压缩
拉伸实验
描述了材料在拉伸过程中所表现出的应力应变关系。
弹性与塑性
解释了材料在受力过程中发生的弹性变形和 塑性变形。
05
弹性力学
弹性力学的基本概念
弹性力学定义
弹性力学是一门研究弹性物体在外力作用下变形和内力的学科。
弹性体的性质
物体在外力作用下发生形变,撤去外力后能恢复原状的性质称为弹 性。
应力与应变
物体内部单位面积上的内力称为应力,物体内部单位长度上的相对 变形称为应变。
弹性力学的基本方程
平衡方程
《工程力学》讲义-
《工程力学》讲义-
《工程力学》
(陈传尧,高等教育出版社)
§1 绪论
§1.1什么是力学
力学是物质机械运动规律的科学。
工程力学(应用力学)是将力学原理应用于实际意义的工程系统的科学。
目的:了解工程系统的性态并为其设计合理的规则。
§1.2力学发展史
力学发展史就是人类从自然现象和生产活动中认识和应用物体机械运动规律的历史。
春秋墨翟及其弟子《墨经》;古希腊亚里士多德杠杆、运动;古希腊阿基米德静力学;牛顿《自然哲学的数学原理》
牛顿以后力学研究的四个时期:
1、17世纪初-18世纪末经典力学
伽利略惠更斯牛顿莱布尼茨伯努利拉格朗日达朗贝尔
2、19世纪力学各主要分支的建立
材料力学结构力学流体力学弹性力学
3、1900-1960年近代力学
固体力学空气动力学一般力学
4、1960年后现代力学
计算力学生物力学
“善于从错综复杂的自然现象、科学研究结果和工程技术实践中抓住事物的本质,提炼成力学模型,采用合理的数学工具,分析掌握自然现象的规律,进而提出解决工程技术问题的方案,最后再和观察或实验结果反复校核直到接近为止的科学研究方法。”
§1.3力学与工程
力学与工程是紧密相连的。飞行问题
§1.4学科分类;
静力学+运动学+动力学;
一般力学(理论力学、分析力学、振动力学),固体力学(材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学、复合材料力学),流体力学(水力学、空气动力学、环境流体力学);
研究手段:理论分析、实验研究、数值计算
§1.5基本概念与基本方法
1、基本概念
力是物体间的相互作用。
运动是整个物体的位置随时间的变化。
变形是物体自身尺寸、形状的改变。
工程力学的基本原理和应用
工程力学的基本原理和应用
工程力学是研究物体受力状况及其运动规律的科学,它是现代工程
科学的基础。本文将介绍工程力学的基本原理,以及它在实际工程中
的应用。
一、力学的基本原理
力学是物理学的一个分支,它研究物体受力的变化情况以及物体的
运动规律。在工程力学中,有三个基本原理,分别是牛顿运动定律、
力的叠加原理和作用与反作用原理。
1.1 牛顿运动定律
牛顿运动定律包括三个定律。第一定律,也称为惯性定律,指出物
体如果没有受到外力作用,将保持静止或匀速直线运动。第二定律,
描述物体的加速度与所受外力之间的关系。第三定律,指出任何两个
物体之间的力大小相等、方向相反。
1.2 力的叠加原理
力的叠加原理是指当多个力同时作用在一个物体上时,它们的合力
等于这些力的矢量和。合力的大小和方向由各个力的大小和方向决定。
1.3 作用与反作用原理
作用与反作用原理又称为牛顿第三定律,它指出两个物体之间的相
互作用力大小相等、方向相反。换句话说,每一个力都伴随着一对相
等而反向的力。
二、工程力学的应用
工程力学的应用非常广泛,几乎涵盖了所有工程领域。下面列举了
几个常见的工程力学应用案例。
2.1 结构力学
结构力学是工程力学的重要分支,它研究力学原理在结构设计中的
应用。通过对结构的内力、应变、变形等参数进行分析,能够确保结
构在使用条件下的安全可靠。
2.2 土木工程
在土木工程中,工程力学的应用非常重要。例如,在桥梁设计中,
工程力学可以用来计算桥梁受力情况,确保桥梁的稳定性。在地基工
程中,工程力学可以用来分析地基的承载能力,指导建筑物的设计。
工程力学研究内容
工程力学研究内容
工程力学是研究物体在力的作用下的运动和力学平衡的学科,其研究内容主要包括以下几个方面:
1. 材料力学:研究物体的材料性质,包括材料的硬度、强度、韧性、弹性模量等,以及物体在力的作用下的变形和断裂等问题。
2. 动力学:研究物体在力的作用下的运动规律,包括物体的加速度、速度、位移、能量等方面的问题。
3. 弹性力学:研究物体的弹性性质,包括物体在力的作用下的变形和回复问题,以及物体之间的弹性相互作用等问题。
4. 塑性力学:研究物体在力的作用下的塑性变形和断裂问题,以及物体的应力状态和热力学问题。
5. 力的平衡与非线性动力学:研究物体在复杂力作用条件下的平衡问题,包括力的作用方式和作用路径的影响,以及物体的非线性运动和动力学问题。
6. 工程结构力学:研究物体在力的作用下的应力和应变问题,包括结构的强度和稳定性等问题。
7. 热力学力学:研究物体的热力学性质,包括物体的温度、热传导、热膨胀等问题。
以上是工程力学主要的研究方向,随着科技的发展,工程力学的研究方向也在不断拓展和更新。
工程力学
工程力学(engineering mechanics) 应用于工程实际的各门力学学科的总称。常指以可变形固体为研究对象的固体力学。广义的工程力学还包括水力学、岩石力学、土力学等。
工程力学是力学的一个新分支,它从物质的微观结构及其运动规律出发,运用近代物理学、物理化学和量子化学等学科的成就,通过分析研究和数值计算,阐明介质和材料的宏观性质,并对介质和材料的宏观现象及其运动规律作出微观解释。
工程力学的产生
工程力学作为力学的一个分支,是20世纪50年代末出现的。首先提出这一名称并对这个学科做了开创性工作的是中国学者钱学森。
在20世纪50年代,出现了一些极端条件下的工程技术问题,所涉及的温度高达几千度到几百万度,压力达几万到几百万大气压,应变率达百万分之一~亿分之一秒等。在这样的条件下,介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。为了减少耗时费钱的实验工作,需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质;在一些力学问题中,出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况,因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题;出现一些远离平衡态的力学问题,必须从微观分析出发,以求了解耗散过程的高阶项;
由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现,要求寻找一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的“配方”或预见新型材料力学性能的计算方法。
在这样的背景条件下,促使了工程力学的建立。工程力学之所以出现,一方面是迫切要求能有一种有效的手段,预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律;另一方面是近代科学的发展,特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展,物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚,为从微观状态推算出宏观特性提供了基础和可能。
[物理]工程力学(共56张PPT)
Me
第七章
2. 薄壁圆筒的扭转
变形现象
在小变形的条件下,纵向水
平线变成了平行的斜直线
圆周线在变形后,大小、形 状及其间距保持不变,他们
仅仅绕圆筒轴线产生了相对 转动
第七章
2. 薄壁圆筒的扭转
➢ 由纵向线和圆周线组成的矩形变成平行四边 形,——称为剪切变形
➢ 相邻两圆周线的相对错动而倾斜的角度 ,称为
空心轴的单位长度的扭角为
n 转/分钟 )给出 则 出,角速度用转速 ( 扭转时的内力—扭矩和扭矩图
若扭矩的数值为正,表明扭矩的方向与所设方向相同;
kW (kW)
, r/min
N给 ,
由剪切胡克定律 t =Gg
外力偶矩的计算公式为 外力偶矩、扭矩与扭矩图
研究法向n与x轴夹角为a 的斜截面上的应力
在小变形的条件下,纵向水平线变成了平行的斜直线
第七章
3. 圆轴扭转时的应力与变形
从而
tr
T Ip
r
——切应力的计算公式
最大切应力为
t max
T Ip
R
记
Wt
Ip R
——称为抗扭截面
系数
则最大切应力为
t max
T Wt
极惯性矩和抗扭截面系数
定义
Ip
r2dA,
A
Wt IRp
工程力学知识总结
工程力学知识总结
工程力学是研究物体受力和运动规律的一门学科,它对于工程领
域的发展和实践具有重要的作用。在工程力学中,有许多基本概念和
原理需要我们理解和掌握,下面我将就几个关键点进行总结。
一、静力学
静力学是工程力学的基础,主要研究物体在平衡状态下受力的情况。其中,最为重要的概念是力的平衡和向量的分解。在工程实践中,我们经常需要分析物体受力平衡的问题,例如悬臂梁的计算、弹簧的
力学特性等。了解静力学原理,可以帮助我们更准确地预测物体在受
力下的变形和破坏情况,从而做出合理的设计和决策。
二、动力学
动力学是研究物体在受力下运动情况的学科。在工程实践中,我
们经常需要分析物体的加速度、速度和位移等动力学参数,来评估物
体的运动特性和受力情况。同时,动力学也与工程设计密切相关,例
如汽车的制动距离计算、电梯的速度限制等都需要基于动力学原理进
行分析和计算。
三、材料力学
材料力学是研究材料受力和变形规律的学科。在工程中,我们经
常需要对各种材料的力学性能进行评估和分析。例如,钢材的强度、
混凝土的抗压能力、塑料的形变特性等都属于材料力学的范畴。了解
材料力学原理,可以帮助我们选择合适的材料,从而提高工程的可靠
性和安全性。
四、结构力学
结构力学是研究物体构件之间力学相互作用和受力特性的学科。在工程设计中,往往需要设计各种强度合适、刚度满足要求的结构,而结构力学能够提供必要的分析工具和方法。例如,房屋结构、桥梁设计、机械零部件等都需要依靠结构力学原理进行计算和分析。了解结构力学原理,可以帮助我们做出合理的结构设计和优化。
工程力学笔记
工程力学是工程学的基础学科,它研究物体在受力作用下的平衡和运动。以下是一些工程力学的基本概念和笔记,供参考:
第一章:力和力的分析
1.1 力的定义
力是一种导致物体产生运动或形状变化的作用。
1.2 力的特征
力的大小(标量)
力的方向(矢量)
力的点对点作用
1.3 力的单位
国际单位制中,力的单位是牛顿(N),1N等于1千克米/秒²。
第二章:力的分解和合成
2.1 力的分解
将一力分解成两个或多个分力,便于分析和计算。
2.2 力的合成
将多个力合成为一个等效的单一力。
第三章:平衡
3.1 平衡的条件
物体在受到一组外力作用下,如果合力为零且合力矩(力矩的合成)也为零,则物体处于平衡状态。
3.2 平衡的类型
静平衡:物体保持静止。
动平衡:物体以恒定速度运动,但不改变其状态。
第四章:杆件和结构
4.1 杆件的力分析
应力:单位截面上的内部力。
应变:物体单位长度上的变形。
4.2 杆件的弹性变形
需要考虑杆件的材料特性和截面形状。
第五章:摩擦力
5.1 静摩擦力
静摩擦力的大小受到两个物体之间的正压力和静摩擦系数的影响。
5.2 动摩擦力
动摩擦力通常小于或等于静摩擦力,它的大小取决于动摩擦系数。
第六章:质点的运动
6.1 运动的描述
位置、位移、速度和加速度等描述物体运动的参数。
6.2 牛顿的三大运动定律
第一定律:惯性定律
第二定律:力的作用导致加速度
第三定律:作用与反作用
第七章:工程结构的分析
7.1 杆件和梁的内力分析
利用平衡条件和截面平衡来分析结构内力。
7.2 支持反力分析
利用平衡方程来计算支持反力。
这些笔记覆盖了工程力学的基本概念和主要内容。工程力学是工程学的重要基础,它对于设计和分析各种工程结构和系统都具有重要意义。
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《工程力学》综合复习资料
1.已知:梁AB 与BC ,在B 处用铰链连接,A 端为固定端,C 端为可动铰链支座。 试画: 梁的分离体受力图。
2.已知:结构如图所示,受力P 。DE 为二力杆,B 为固定铰链支座,A 为可动铰链支座,C 为中间铰链连接。
试分别画出ADC 杆和BEC 杆的受力图。
3.试画出左端外伸梁的剪力图和弯矩图。(反力已求出)
D E
C
B
A
P
4.已知:悬臂梁受力如图所示,横截面为矩形,高、宽关系为h=2b ,材料的许用应力〔σ〕=160MPa 。
试求:横截面的宽度b=?
5.已知:静不定结构如图所示。直杆AB 为刚性,A 处为固定铰链支座,C 、
D 处悬挂于拉杆①和②上,两杆抗拉刚度均为EA ,拉杆①长为L ,拉杆②倾斜角为α,B 处受力为P 。 试求:拉杆①和②的轴力N1 , N2 。
提示:必须先画出变形图、受力图,再写出几何条件、物理方程、补充方程和静力方程。可以不求出最后结果。
q
M e =qa 2
=(11/6)qa
6.已知:一次静不定梁AB ,EI 、L 为已知,受均布力q 作用。 试求:支反座B 的反力。
提示:先画出相当系统和变形图,再写出几何条件和物理条件。
7.已知:①、②、③杆的抗拉刚度均为EA ,长L ,相距为a ,A 处受力P 。 试求:各杆轴力。
提示:此为静不定结构,先画出变形协调关系示意图及受力图,再写出几何条件、物理条件、补充方程,静立方程。
A
L
B
q
8.已知:传动轴如图所示,C轮外力矩M c=1.2 kN m ,E轮上的紧边皮带拉力为T1,松边拉力为T2,已知 T1=2 T2,E轮直径D=40 cm ,轴的直径d=8cm,许用应力[σ]=120 Mpa 。
求:试用第三强度理论校核该轴的强度。
9.已知:梁ABC受均布力q作用,钢质压杆BD为圆截面,直径d=4 0 mm, BD杆长
L=800 mm , 两端铰链连接,稳定安全系数nst=3 , 临界应力的欧拉公式为
σcr=π2 E / λ2 ,经验公式为σcr= 304–1.12 λ, E = 2 0 0 GPa ,
σp=2 0 0 MPa ,σs=2 3 5 MPa 。
试求:根据压杆BD的稳定性,计算分布载荷的许可值[q]。
提示:先求分布载荷q与压杆BD的静力关系,再求BD杆的稳定许可压力,……
q
10.概念问答题
1)“ΣMo(F)=0 ”是什么意思?
2)什么是二力构件?其上的力有何特点?
3)平面汇交力系的平衡条件是什么?
4)什么是挤压破坏?
5)轴向拉伸与压缩杆件的胡克定律公式如何写?说明什么问题?
6)什么是二力平衡原理?
7)什么是合力投影定理?
8)什么是静不定梁?
9)什么是平面一般力系?
《工程力学》综合复习资料参考答案
1.已知:梁AB 与BC ,在B 处用铰链连接,A 端为固定端,C 端为可动铰链支座。 试画: 梁的分离体受力图。
答案:
2.已知:结构如图所示,受力P 。DE 为二力杆,B 为固定铰链支座,A 为可动铰链支座,C 为中间铰链连接。
试分别画出ADC 杆和BEC 杆的受力图。
45o
B
A
q
P
C
3.试画出左端外伸梁的剪力图和弯矩图。(反力已求出)
4.已知:悬臂梁受力如图所示,横截面为矩形,高、宽关系为h=2b ,材料的许用应力〔σ〕=160MPa 。
试求:横截面的宽度b=?
D E
C
B
A
P
q
a
A
B
C
3a
M e =qa 2
R C =(7/6)qa
R B =(11/6)qa
解答提示:确定支座反力,得到剪力图和弯矩图并判断危险截面:
由悬臂梁的受力特点知其最大弯矩在A 点处:
5.已知:静不定结构如图所示。直杆AB 为刚性,A 处为固定铰链支座,C 、D 处悬挂于拉杆①和②上,两杆抗拉刚度均为EA ,拉杆①长为L ,拉杆②倾斜角为α,B 处受力为P 。 试求:拉杆①和②的轴力N1 , N2 。
提示:必须先画出变形图、受力图,再写出几何条件、物理方程、补充方程和静力方程。可以不求出最后结果。
解:此为静不定结构,先画出变形协调关系示意图及受力图如左图所示,再以整体为研究对象进行受力分析,假设各杆轴力分别为有:N1、N2(均为拉力)则有:
0=∑Y
)(=∑F m
A
根据变形协调条件以及几何条件有:1
2
2cos l l ∆=∆α
其中:
EA l N l 11=
∆ αcos 22EA l N l =
∆
联立以上几个方程,可以得到:N1=3P/(1+4cos3α),N2=6Pcos2α/(1+4cos3α)
6.已知:一次静不定梁AB ,EI 、L 为已知,受均布力q 作用。 试求:支反座B 的反力。
提示:先画出相当系统和变形图,再写出几何条件和物理条件。
A
q
0cos 2
1
=--+P R N N A
α0
3221=-⋅+Pa a COS N a N α