理论力学 工程力学课堂教学软件专用课件_2529
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工程力学ppt课件
拉伸过程中，材料可能发生弹性变形 、塑性变形或断裂；压缩过程中，材 料同样可能发生弹性变形、塑性变形 或屈曲。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下，材料可能发生剪切屈服和剪切断裂；在扭矩作用下，材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
航空航天器的轻质结构易受到 气动力的影响，导致结构振动 和失稳。动力学分析确保飞行 器的安全性和稳定性。
推进系统动力学
火箭和航空发动机的稳定性直 接影响飞行器的性能和安全性 。推进系统动力学研究燃烧、 流动和振动等复杂因素。
姿态控制与稳定性
航天器在空间中的稳定姿态控 制是实现有效任务的关键。动 力学模型用于预测和控制航天 器的姿态变化。
工程力学ppt课件
汇报人：文小库
2023-12-31
CONTENTS
• 工程力学概述 • 静力学基础 • 动力学基础 • 材料力学 • 工程力学的实际应用
01
工程力学概述
定义与特点
定义
工程力学是研究物体运动规律和力的 关系的学科，为工程设计和实践提供 理论基础和技术支持。
特点
工程力学具有理论性强、实践应用广 泛、与多学科交叉融合等特点。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用，以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用，以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法，通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
当材料受到弯曲力时，可能发生弯曲变形和弯曲断裂；失稳是指材料在某些条件下失去稳定性，可能 导致结构破坏。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下，材料可能发生剪切屈服和剪切断裂；在扭矩作用下，材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
航空航天器的轻质结构易受到 气动力的影响，导致结构振动 和失稳。动力学分析确保飞行 器的安全性和稳定性。
推进系统动力学
火箭和航空发动机的稳定性直 接影响飞行器的性能和安全性 。推进系统动力学研究燃烧、 流动和振动等复杂因素。
姿态控制与稳定性
航天器在空间中的稳定姿态控 制是实现有效任务的关键。动 力学模型用于预测和控制航天 器的姿态变化。
工程力学ppt课件
汇报人：文小库
2023-12-31
CONTENTS
• 工程力学概述 • 静力学基础 • 动力学基础 • 材料力学 • 工程力学的实际应用
01
工程力学概述
定义与特点
定义
工程力学是研究物体运动规律和力的 关系的学科，为工程设计和实践提供 理论基础和技术支持。
特点
工程力学具有理论性强、实践应用广 泛、与多学科交叉融合等特点。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用，以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用，以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法，通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
当材料受到弯曲力时，可能发生弯曲变形和弯曲断裂；失稳是指材料在某些条件下失去稳定性，可能 导致结构破坏。
《理论力学课件》PPT课件
1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力， 每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图。
2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替 一个复杂力系。 3、力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这 些条件解决一些工程实际问题 。
.
14
在各种工程中，都有大量的静力学问题。 起重机
8
上课时主动思考，跟上教学进度。尽量不缺课。
按时独立做好布置的作业，作业中的图要画清楚，算式 要写清楚。
要做大量的习题和思考题。
.
9
2 在学习中遇到困难怎么办？
阅读相关教材和习题解答 找老师答疑 答疑时间: 答疑地点:
发送电子邮件 Email: cyliu@
访问扬州大学理论力学教学网 /course2/lllx
.
7
理论力学的学习方法
1 如何学好理论力学
学习理论力学必须深刻地反复地理解它的基本概念和公 理或定律
要透彻理解由基本概念、公理或定律导出的定理和结论， 以及由这些定理和结论引出的基本方法，它们是理论力 学的主要内容。
掌握抽象化的方法，理论联系实际，要逐步培养把具体 实际问题抽象成为力学模型的能力
.
但是这种变形，往往非常小，在研究平衡问题以及研究力与运 动变化关系的问题时，可以完全忽略。因此在理论力学中，通 常我们假设所处理的对象均为刚体。
.
21
§0－3 结构的构件与分类
工程结构：由工程材料制成的构件，按合理方式组成为能支承 荷载，传递力，起骨架作用的整体或某一部分。 构件按几何特征可分为三类：杆、板壳、块体
理论力学课件
扬州大学水利科学与工程学院
.
1
绪论
*理论力学的研究对象和内容 *学习目的和学习方法 *教学参考书
2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替 一个复杂力系。 3、力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这 些条件解决一些工程实际问题 。
.
14
在各种工程中，都有大量的静力学问题。 起重机
8
上课时主动思考，跟上教学进度。尽量不缺课。
按时独立做好布置的作业，作业中的图要画清楚，算式 要写清楚。
要做大量的习题和思考题。
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9
2 在学习中遇到困难怎么办？
阅读相关教材和习题解答 找老师答疑 答疑时间: 答疑地点:
发送电子邮件 Email: cyliu@
访问扬州大学理论力学教学网 /course2/lllx
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7
理论力学的学习方法
1 如何学好理论力学
学习理论力学必须深刻地反复地理解它的基本概念和公 理或定律
要透彻理解由基本概念、公理或定律导出的定理和结论， 以及由这些定理和结论引出的基本方法，它们是理论力 学的主要内容。
掌握抽象化的方法，理论联系实际，要逐步培养把具体 实际问题抽象成为力学模型的能力
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但是这种变形，往往非常小，在研究平衡问题以及研究力与运 动变化关系的问题时，可以完全忽略。因此在理论力学中，通 常我们假设所处理的对象均为刚体。
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21
§0－3 结构的构件与分类
工程结构：由工程材料制成的构件，按合理方式组成为能支承 荷载，传递力，起骨架作用的整体或某一部分。 构件按几何特征可分为三类：杆、板壳、块体
理论力学课件
扬州大学水利科学与工程学院
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1
绪论
*理论力学的研究对象和内容 *学习目的和学习方法 *教学参考书
工程力学PPT教学课件
2、机构与机械传动
• 研究的对象是常规通用零件和常用机构 的设计
1) 总论部分——机器及零件设计的概论，基本 原则，一般过程和要求等；
2) 联接部分——螺纹联接，轴毂联接即键、花 键和销联接；
3) 传动部分——带传动，链传动，齿轮传动， 蜗杆传动及齿轮系等；
• 4) 轴系部分——滑动轴承，滚动轴承，联轴 器与离合器以及轴等；
• 5) 其它部分——平面机构，减速器等。
机械设计基础的研究对象：
• 本课程是论述一般通用零件的基本设计理 论与方法，用以培养学生具有设计一般机 械的能力的技术基础课程
0.2 机械设计基础的研究方法
• 理论联系实际 • 做到四多。本课程又是应用性很强的工
程课程。在学习过程中，必须多观察、 多思考、多练习、多总结。
0.3学习机械设计基础的目的
• 本课程内容是研究现有机械的运动及工作性 能和设计新机械的知识基础。它成为机械类 各专业所必修的一门技术基础课程。
• 本课程为后续有关的专业课程如机床，机械 制造工艺以及其他机械性质的专业课程打下 基础。
• 可以使学生获得正确分析、使用和维护机械 的基本知识、基本理论及基本技能。有利于 培养创新思维和创新精神，提高分析问题和 解决问题的能力。
谢谢观看
Thank You For Watching
15
一、理论力学的内容和对象
• 1．理论力学的内容
• 理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。 • 机械运动：物体在空间的位置随时间的改变,称为机械运
动。 • 静力学----刚体的平衡规律，着重讨论静力分析，力系
的合成与简化，平衡条件及其应用 • 运动学----从几何的观点研究物体（点、刚体）的运动
《工程力学》课件
按照实验步骤进行操作，记录实验数据，并 注意观察实验现象。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得出实验结果 。
实验总结
对实验结果进行总结和评价，得出结论，并 撰写实验报告。
工程力学实验的案例分析
拉伸实验
通过拉伸实验，测量材料的弹性模量和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
压缩实验
通过压缩实验，测量材料的抗压强度和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
古代工程力学
经典力学
古代工匠在实践中积累了丰富的经验，如 埃及金字塔、中国的长城等建筑的设计和 施工。
17世纪牛顿等科学家建立了经典力学理论 体系，为工程力学的发展奠定了基础。
近代工程力学
现代工程力学
随着科技的发展，材料科学、计算机技术 等与工程力学的结合，形成了多个分支领 域，如结构力学、弹性力学等。
力的合成与分解
总结词
力的合成与分解的方法
详细描述
力的平行四边形法则、力的分解方法（按正交分解和斜交分解）、力的合成与分解的应用实例
摩擦力与摩擦定律
总结词
摩擦力的概念与摩擦定律
详细描述
摩擦力的定义、静摩擦力与滑动摩擦力的区分、摩擦定律的表述、摩擦力计算公式及实 例分析
03
动力学基础
质点和刚体的运动
静止或匀速直线运动的物体不受外力作用时，保 持其状态不变。
第二定律
物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质 量成反比。
第三定律
作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在 同一条直线上。
刚体的动力学方程
动力学方程
根据牛顿第二定律，描述刚体运动状 态变化的数学方程。
刚体的转动动力学方程
描述刚体转动状态变化的数学方程， 涉及到转动惯量、角速度和力矩等概 念。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得出实验结果 。
实验总结
对实验结果进行总结和评价，得出结论，并 撰写实验报告。
工程力学实验的案例分析
拉伸实验
通过拉伸实验，测量材料的弹性模量和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
压缩实验
通过压缩实验，测量材料的抗压强度和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
古代工程力学
经典力学
古代工匠在实践中积累了丰富的经验，如 埃及金字塔、中国的长城等建筑的设计和 施工。
17世纪牛顿等科学家建立了经典力学理论 体系，为工程力学的发展奠定了基础。
近代工程力学
现代工程力学
随着科技的发展，材料科学、计算机技术 等与工程力学的结合，形成了多个分支领 域，如结构力学、弹性力学等。
力的合成与分解
总结词
力的合成与分解的方法
详细描述
力的平行四边形法则、力的分解方法（按正交分解和斜交分解）、力的合成与分解的应用实例
摩擦力与摩擦定律
总结词
摩擦力的概念与摩擦定律
详细描述
摩擦力的定义、静摩擦力与滑动摩擦力的区分、摩擦定律的表述、摩擦力计算公式及实 例分析
03
动力学基础
质点和刚体的运动
静止或匀速直线运动的物体不受外力作用时，保 持其状态不变。
第二定律
物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质 量成反比。
第三定律
作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在 同一条直线上。
刚体的动力学方程
动力学方程
根据牛顿第二定律，描述刚体运动状 态变化的数学方程。
刚体的转动动力学方程
描述刚体转动状态变化的数学方程， 涉及到转动惯量、角速度和力矩等概 念。
理论力学说课PPT课件
机械运动实例
总结词
机械运动是理论力学的传统应用领域，涉及 各种实际机械系统的运动规律。
详细描述
机械运动是理论力学中最为常见的应用领域 之一。各种实际机械系统，如汽车、飞机、 机器和机器人等的运动规律，都需要通过理 论力学进行分析和描述。通过研究机械运动， 可以深入理解力矩、动量、动能等力学概念， 以及它们在机械系统中的具体应用。
自我评价
通过本课程的学习，我掌握了理论力 学的基本知识和分析方法，对物理学
的理解更加深入
我认为自己的逻辑思维、抽象思维和 创新能力得到了提高，解决问题的能 力也有所增强
建议
建议增加一些与实际应用相关的案例 和实验，以更好地理解理论力学的应 用价值
对于一些较难理解的概念和公式，希 望能够有更多的解释和练习题
详细描述
力的分析方法包括矢量表示法、直角坐标表示法和极坐标表 示法等。通过力的合成与分解，可以确定物体运动状态的变 化。力矩的计算则涉及到转动惯量、角速度和动量矩等概念 。
运动分析方法
总结词
运动分析方法主要研究物体运动轨迹、速度和加速度等参数。
详细描述
运动分析方法包括对质点和刚体的运动学分析，通过求解运动微 分方程或积分方程，可以确定物体的运动轨迹、速度和加速度等 参数。这些参数对于理解力学系统的运动规律和相互作用至关重 要。
本课程总结
提高了学生解决实际问题的能力 改进方向
针对不同专业需求，调整教学内容和深度，更好地满足学生需求
本课程总结
01
加强实验和实践环节，提高学生 的动手能力和实践经验
02
引入更多现代技术和方法，更新 教材和教学方法，保持课程的前 沿性
力学发展历程与展望
力学发展史
工程力学课件
动量和动量矩守恒定律
阐述动量和动量矩守恒定律的内容，以及在何种情况下动量和动量 矩守恒。
动能和动能定理
介绍动能的概念，以及如何通过动能定理计算质点和刚体的动能变 化。
动力学基本定理
牛顿第二定律
阐述牛顿第二定律的内容，以及如何应用牛顿第二定律解 决动力学问题。
动量定理和动量矩定理
介绍动量定理和动量矩定理的内容，以及如何应用这两个 定理解决动力学问题。
3
平衡方程
根据平衡条件，可以建立平衡方程，求解未知量。
刚体静力分析
刚体的定义
在力的作用下形状和大小均不发生变化的物体称为刚 体。
刚体的平衡条件
刚体处于平衡状态时，其上任意两点的加速度矢量相 等。
刚体的平衡方程
根据刚体的平衡条件，可以建立刚体的平衡方程，求 解未知量。
动力学基础
03
质点和刚体的运动分析
材料的强度和刚度
强度
材料的强度是指其抵抗外力而不发生断裂的能力。根据受力 方式的不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等 。
刚度
材料的刚度是指其抵抗形变的能力。刚度可分为静态刚度和 动态刚度，分别表示材料在静力和动态载荷下的形变抵抗能 力。
弹性力学
05
弹性力学的基本假设
连续性假设
假设物体由无数个无穷小的质点组成， 且质点之间紧密接触，没有空隙。
近代工程力学
随着工业革命的发展，工程力学逐渐形成独立的学科，并应用于各 种工程领域。
现代工程力学
随着计算机技术和数值分析方法的进步，工程力学在解决复杂工程 问题方面发挥着越来越重要的作用。
静力学基础
02
力的分析
01
02
03
理论力学PPT课件第1章 力系的简化1
注意: 质心的定义是独立的
2019/11/5
44
Hale Waihona Puke b. 形心：定义:
rc
Vi ri V
mi =Vi i
当 i 为常数时（均质）,形心与质心重合
投影:
xc V V ixi,yc V V iyi,zc V V izi
, g 同为常量，则三心合一。
均质薄平板的形心
xcA A i xi
3）平面力偶系： M Mi (代数和)
2019/11/5
29
1.3 力系的简化 一、力的平移定理 1.过程
2.定理：作用于刚体上的力，可平移至该刚体内 任一点，但须附加一力偶，其力偶矩等于原力对 平移点之矩。
用途: 力系简化的理论基础,可解释某些工程现象. 适应：同一刚体。
2019/11/5
30
力的单位： 国际单位制：
F
牛顿(N) ;千牛顿(kN)
集中力与分布力
工程中常用载荷集度表示分布力的强弱程度,
用q 表示. 单位有: kN/m3 ,kN/m2,kN/m (三种)。
2019/11/5
3
力系及其分类: 力系—作用在物体上的一群力. 空间力系、平面力系 汇交力系、平行力系、一般力系
等效力系—作用效果相同的力系 平衡力系—作用在平衡物体上的全部力 二. 刚体的概念 三. 平衡的概念
F2
y
O
4m
F1 300N Mo 300 6Nm
x
F3
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41
（平行力系的简化中心）
一、重心位置
1.矢径位置
G Gi
由合力矩定理
rcGriGi
即rcG k riG ik
理论力学PPT课件第1章 力系的简化2
1.5 物体的受力分析
• 自由体——空间位置不受任何限制的物体 • 非自由物体——空间位置受到某些限制的物体 • 约束——限制物体某些方向运动的周围物体 （几何静力学定义） • 约束力——约束对物体的作用力.
(通常为作用力的简化结果) • 主动力——使物体产生运动或运动趋势的力 • 受力分析关键——确定各类约束力方位
2019/11/5
41
2）画主动力（一般已知）
3）在约束处代以约束力（一般未知），确定方位，
假定指向 例1：不计自重，画
q
B
C
M E
D
各构件受力图
A
o
2019/11/5
30
q
B
C
E
D
q
F B x A
B
F B y
MA
A
F Ax
F Ay
F By F Bx
q
C FCO
o
D
F D
M
FD
FE
注：1）DE 杆由力偶平衡，定约束力方位。
2019/11/5
1
一、受力的简化——分布力与集中力
集中力是分布力的简化结果
G
1、接触力
G
G
FS
G
2、静水压力
F 1 rh2 2
3、杆内力
FN
h h 3 h
FN
hc
c
A
F=ghcA
平面
M FN
FQ
空间
FN F Qx F Q2
二、典型约束模型 物体连接方式的理想化、抽象化.由约束性质定约 束方程。 1、理想刚性约束
同，有可能不同。当把物体系统拆开来分析时， 原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。
• 自由体——空间位置不受任何限制的物体 • 非自由物体——空间位置受到某些限制的物体 • 约束——限制物体某些方向运动的周围物体 （几何静力学定义） • 约束力——约束对物体的作用力.
(通常为作用力的简化结果) • 主动力——使物体产生运动或运动趋势的力 • 受力分析关键——确定各类约束力方位
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2）画主动力（一般已知）
3）在约束处代以约束力（一般未知），确定方位，
假定指向 例1：不计自重，画
q
B
C
M E
D
各构件受力图
A
o
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30
q
B
C
E
D
q
F B x A
B
F B y
MA
A
F Ax
F Ay
F By F Bx
q
C FCO
o
D
F D
M
FD
FE
注：1）DE 杆由力偶平衡，定约束力方位。
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1
一、受力的简化——分布力与集中力
集中力是分布力的简化结果
G
1、接触力
G
G
FS
G
2、静水压力
F 1 rh2 2
3、杆内力
FN
h h 3 h
FN
hc
c
A
F=ghcA
平面
M FN
FQ
空间
FN F Qx F Q2
二、典型约束模型 物体连接方式的理想化、抽象化.由约束性质定约 束方程。 1、理想刚性约束
同，有可能不同。当把物体系统拆开来分析时， 原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。
工程力学课件-图文全
F
G
FN2
G
约束力 特点 ：
①大小常常是未知的；
FN1
②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；
③作用点在物体与约束相接触的那一点。
二、约束类型和确定约束反力方向的方法： 1. 柔索：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束
绳索类只能受拉， 约束反力作用在接触点， 方向沿绳索背离物体。
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
T
F1 F2
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
F2 F1
A
柔索约束
胶带构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
链条构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
柔索
绳索、链条、皮带
2 光滑支承面约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体
P P
N
N
NB NA
N
N
凸轮顶杆机构
3 光滑圆柱铰链约束
固定铰支座：物体与固定在地基或机架上的支座 有相同直径的孔，用一圆柱形销钉联结起来，这 种构造称为固定铰支座。 中间铰：如果两个有孔物体用销钉连接 轴承：
光滑圆柱铰链约束
FN FN
Fx FN Fy
圆柱铰链 A
YA
A
XA
A
约束反力过铰链中心，用XA、YA表
一、概念
§1-3 约束与约束反力
自由体： 位移不受限制的物体叫自由体。
非自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。
约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。）
约束力：约束与非自由体接触相互产生了作用力，约束作用于 非自由体上的力叫约束力或称为约束反力。