工程力学电子教案_精品共99页
工程力学电子教案2
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F
Q M
第十章 应力状态理论和强度理论
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T T I
F
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M y X IZ
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第十章 应力状态理论和强度理论
§10-2 平面应力状态分析
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X X
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1. 求斜截面上的应力
x x
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第十章 应力状态理论和强度理论
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作应力圆： (1) 注意截面的选取 (2) 注意应力的符号，特别是剪应力
求斜截面上的应力： (1) 找准起始点 (2) 角度的旋转以C为圆心 (3) 旋转方向相同 (4) 2倍角的关系 (5) 应力的符号
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第十章 应力状态理论和强度理论
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第十章 应力状态理论和强度理论
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0, Y
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根据对应力状态的分析，可以了解杆件中材料破坏的力学
因素，并建立强度条件。
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第十章 应力状态理论和强度理论
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dA ( xdAcos ) cos ( xdAcos ) sin ( ydAsin ) sin ( ydAsin ) cos 0
工程力学教案
工程力学教案【篇一：《工程力学》教案(1)】课时计划科目：工程力学班级：教师：检查人：第页- 1 -- 2 -- 3 -课时计划科目：工程力学班级：教师：检查人：- 4 -- 5 -【篇二：工程力学教案】授课班级：10道桥1班、10道桥2班、10道桥3班、10道桥4班教学课题：绪论第一节工程力学的研究对象第二节工程力学的研究内容和任务第三节刚体、变形体及其基本假定第四节荷载的分类与组合第五节结构计算简图教学目的及要求：1、了解工程力学的研究对象、内容和任务，荷载的分类与组合，结构计算简图的概念和确定计算简图的原则2、初步掌握强度、刚度和稳定性的概念3、掌握刚体、变形固体的概念及变形固体的基本假设4、掌握杆件的几何特征、刚结点和铰结点的特征教学重点： 1、刚体、变形固体的概念及变形固体的基本假设1、结构简化的几个方面2、平面杆件结构的分类教学难点：支座的简化及其受力情况分析教学方法：理论讲授，图示法，教具：计算机多媒体作业：1、四种类型的支座（可动铰支座、固定铰支座、固定端支座、定向支座）简化及其受力情况分析图2、五类平面杆件结构（梁、拱、桁架、刚架、组合结构）的简化图教学过程及内容：绪论第一节工程力学的研究对象一、工程力学的研究对象结构——建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。
构件——组成结构中的单个部分。
（1）杆件结构（2）板、壳结构（3）块体结构二、杆件的几何特征1、主要几何要素：横截面：是垂直杆的长度的截面。
轴线：是所有截面形心的连线。
2、分为直杆和曲杆第二节工程力学的研究内容和任务一、工程力学的任务1、研究材料的力学性能2、研究构件的强度、刚度和稳定性等3、合理解决安全与经济之间的矛盾构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的形状有关，而且与所用材料的力学性能有关，因此在进行理论分析的基础上，实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。
二、对构件的三项基本要求1、具有足够的强度（结构和构件抵抗破坏的能力）构件在外载作用下，抵抗破坏的能力。
《工程力学》电子教案(1) 项目5工程力学专题分析
• 应用动静法求解刚体动力学问题时，常需先将刚体中各质点的惯性力 所组成的惯性力系进行简化，然后，将简化的惯性力系主矩、主矢和 外力建立平衡关系。
• 下面就刚体平动、定轴转动，求刚体上各质点惯性力系进行简化的结 果。
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任务5. 1动静法在工程上的应用
• 回转件的平衡分为静平衡和动平衡两种。对于盘型零件，由于其厚 度远小于径向尺寸，只须采用静平衡即可消除动反力(如齿轮，带轮， 飞轮等的静平衡)。静平衡的基本原理是在盘型件偏心距相反方向加 配重，或沿偏心方向挖取部分质量。静平衡可在静平衡机上进行。
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任务5. 1动静法在工程上的应用
• 5.1.2质点与质点系运动惯性力分析
• 1.质点的达明贝尔原理 • 如图5一5所示，质量为m的质点受主动力F和约束力N的作用，设F与
N的合力为R，质点的加速度为a，则有
• 假想在质点M上施加惯性力Q=-ma，则Q与R必等值、反向、共线， 即F, N, Q构成平衡，如图5一5所示，它们的合力为零。
• 1.平动刚体 • 刚体平动时，其中各质点的加速度相同并均等于质心加速度，因而各
质点的惯性力QK组成一个同向平行力系。以a表示刚体的平动加速度， 则
• 此惯性力系是由大小与质点质量成正比的平行力系组成，与重力所组 成的平行力系具有相同的性质，平行的惯性力系合力Qc.应通过刚体 质心C。即
• 式中，M为刚体质量。所以刚体平动时，其惯性力系可简化为一个通 过质心的合力，此合力的方向与加速度相反，其值等于刚体质量与加 速度的乘积。
• 5. 1. 4轴承动反力分析简介
• 高速回转件的转轴都要求垂直对称平面并通过质心。在转动时，惯性 力Q就等于零。但实际上，由于材料的不均匀，会产生回转件的质量 中心与几何中心不重合，而制造安全等原因，会最终导致回转件质心 偏离转轴，简称偏心。
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运动状态变化间的关系）中的重要环节。
1. 受力分析方法 设想将所研究的物体从周围物体中单独隔离出 来，将约束对它的作用代以相应的约束力，除 可以略去不计的以外，将所有主动力、约束力 画在隔离体上，即取隔离体，画受力图。
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静力学基本概念与物体受力分析
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2. 画受力图的步骤
(1) 明确（选择）研究对象，并将研究对象从它周 围的约束中分离出来，单独画出其简图。
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底座是固定的铰链约束。在桥梁与房屋建筑 中经常采用。
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在大跨度桥梁结构中，为保证被支承构件在温 度变化和荷载作用下能较自由地沿纵向移动并绕支 座转动，常采用活动铰支座。
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(3) 合力。如果一个力 FR 与一个力系 ( F1 , F2 , .... , Fn ) 等效，则力 FR 称为此力系的合力，而力系中各力称 为合力 FR 的分力，图形如下表示。
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静力学基本概念与物体受力分析
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第 一章 静力学基本概念 与物体受力分析
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静力学基本概念与物体受力分析
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第1章 静力学基本概念与物体受力分析
§1-1 静力学中的基本概念 §1-2 静力学公理 §1-3 约束和约束力 §1-4 研究对象和受力图
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静力学基本概念与物体受力分析
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1.1.2 刚体的概念 任何物体在力的作用下，其上任意两点间均将 产生相对运动，使其初始位置发生改变，称之为位 移，从而导致物体发生变形。理论力学中着重研究 力的运动效果，当其变形微小而对所研究的问题不 起主要作用时，设想物体在受力后其几何形状和尺 寸保持不变，这样的物体称为刚体。
工程力学电子教案第二章
MO（FR）= FRd，力臂d=rcos a 所以MO（FR）= Fn ×rcos a=800 × 0.07 ×cos200N.m
重点：
=52.62N.m
（2） 挄合力矩定理求解 将力Fn分解成周向力Ft和
径向力Fr，则
MO（Fn）= MO（Ft）= + MO（Fr）= FRrcos a+0 =52.62N.m
（2） 力偶可以在其作用面内任意秱动和转动，而丌改
发它对物体的作用效应； （3） 只要保持力偶矩的大小和转向丌发，就可以同时 改发力偶中力的大小和力偶臂的长短，而丌改发力偶对刚体 的作用效应。
2、力偶系的合成不平衡 设在同一平面内有两个力偶(F1,F1′），（F2，F2′），它们
重点：
的力偶臂分别为d1、d2。图2-18所示。力偶矩分别为
FBC=1.366P=13.66kN FAB为负值，说明假设方向不实际方向相反。
2.2 力矩及平面力偶系的平衡 2.2.1 力矩及合力矩定理
重点：
1、力矩的概念：平面内力F使物体绕点O转动的效应。
用MO（F）表示。 MO（F）= ±Fd
力矩
d表示力F作用线不O点的垂直距离，称为F的力臂。O为
矩心。 规定：力使物体绕矩心逆时针转动时叏正号，顺时针叏负号。
转动效应，称为力偶矩。 M（F,F′）= ±Fd；戒简写M= ±Fd
重点：
规定：力偶矩逆时针为正，顺时针为负。
单位为N.m 等效力偶：作用在同一平面内的两个力偶，它们的力偶
掌握力偶矩、
等效力偶概 念
矩大小相等、转向相同，即为等效力偶。
结论：（1） 力偶在其作用面内任一坐标轴上投影的代 数和等于零，因而力偶没有合力；
例2-1 起重
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第一章静力学基础§1-1 静力学的基本概念一力的概念1. 力：是物体间的相互机械作用。
2. 力的作用效果：使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。
3. 力的三要素：力的大小、方向、作用点。
（1）力的大小反映了力的强弱。
（2）力的方向反映了力的作用线在空间的方位和指向。
（3）力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。
只要改变其中任何一个要素，力对物体的作用效应也会随之改变。
4．理解力的概念应该注意以下几点：力不能脱离物体而独立存在。
有力存在，就一定有施力物体和受力物体。
(1)力总是成对出现，即有作用力，就必有其反作用力存在。
(2)力是矢量，对物体的作用效应取决于力的三要素。
(3)力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应，使物体产生变形的效应称为力的内效应。
静力学只研究力的外效应，材料力学研究力的内效应。
5.力的单位：力的单位为牛顿，符号是N，工程力学中常用KN，1KN=1000N。
6力的表示：力的三要素可用带有箭头的有向线段（矢线）来表示。
线段的长度（按一定比例画出）表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起始点或终止点表示力的作用点。
通过力的作用点，沿力的方向的直线，叫做力的作用线。
用（F）表示。
二刚体：在力的作用下形状和大小都保持不变的物体称为刚体。
刚体是一个抽象化的力学模型，在一定的条件下可以把物体抽象为刚体。
在自然界中，绝对的刚体实际上是不存在的。
§1-2 静力学公理公理1：二力平衡公理：刚体只受两个力作用而处于平衡状态时，必须也只须这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。
二力平衡公理是力学最简单力系平衡的必要和充分条件，是研究力系平衡的基础。
但是它只适用于刚体，对于非刚体，只是必要的，不是充分的，即并非满足受等值，反向，共线的作用力就平衡。
二力杆：只有两个着力点而处于平衡的构件，称为二力构件。
当构件呈杆状时，称为二力杆。
二力杆受力特点：所受二力必沿其两作用点的连线。
工程力学电子教案
工程力学电子教案第一章：工程力学概述1.1 教学目标了解工程力学的定义、研究对象和任务掌握力学的基本概念和常用的力学单位1.2 教学内容工程力学的定义和研究对象力学的基本概念：力、位移、速度、加速度等常用的力学单位：牛顿、帕斯卡、米/秒^2 等1.3 教学方法采用讲解和实例分析相结合的方式进行教学引导学生通过思考和讨论来理解工程力学的概念和原理1.4 教学评估课堂提问：了解学生对工程力学概念的理解程度课后作业：通过练习题来巩固学生对工程力学的掌握情况第二章：静力学基础2.1 教学目标掌握静力学的基本原理和定律学会计算共点力的合成和分解2.2 教学内容静力学的基本原理：力的合成、分解和传递静力学定律：二力平衡、力的矩、摩擦力等共点力的合成和分解：三角函数的应用2.3 教学方法通过示例和练习题来讲解静力学的基本原理和定律引导学生通过实验和观察来验证静力学定律的应用2.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证静力学定律的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对静力学的掌握情况第三章：动力学基础3.1 教学目标掌握动力学的基本原理和定律学会计算物体的运动状态和受力情况3.2 教学内容动力学的基本原理：牛顿运动定律动力学定律：加速度、速度、位移等与力之间的关系运动状态的计算：速度、加速度、位移的求解3.3 教学方法通过示例和练习题来讲解动力学的基本原理和定律引导学生通过实验和观察来验证动力学定律的应用3.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证动力学定律的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对动力学的掌握情况第四章：材料力学基础4.1 教学目标掌握材料力学的基本原理和定律学会计算材料的应力和变形4.2 教学内容材料力学的基本原理：弹性理论和塑性理论材料力学定律：应力、应变、应力-应变关系等应力和变形的计算：正应力、剪应力、拉伸和压缩变形等4.3 教学方法通过示例和练习题来讲解材料力学的基本原理和定律引导学生通过实验和观察来验证材料力学定律的应用4.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证材料力学定律的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对材料力学的掌握情况第五章：机械振动与控制5.1 教学目标掌握机械振动的原理和分析方法学会机械振动控制和减振方法5.2 教学内容机械振动的原理：自由振动、受迫振动、阻尼振动等机械振动分析方法：振动方程、振动曲线、振动稳定性和共振等机械振动控制和减振方法：阻尼器、弹簧、减震器等5.3 教学方法通过示例和练习题来讲解机械振动的原理和分析方法引导学生通过实验和观察来验证机械振动控制和减振方法的应用5.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证机械振动控制和减振方法的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对机械振动与控制的掌握情况第六章：流体力学基础6.1 教学目标掌握流体力学的基本原理和定律学会计算流体的速度、压力和流速分布6.2 教学内容流体力学的基本原理：连续性方程、动量方程和能量方程流体力学定律：伯努利定律、流体阻力定律和流体动力学方程流体速度、压力和流速分布的计算：速度分布定律、压力分布定律和流速分布的计算方法6.3 教学方法通过示例和练习题来讲解流体力学的基本原理和定律引导学生通过实验和观察来验证流体力学定律的应用6.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证流体力学定律的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对流体力学的掌握情况第七章：热力学基础7.1 教学目标掌握热力学的基本原理和定律学会计算热能转换和热传递7.2 教学内容热力学的基本原理：热力学第一定律和热力学第二定律热力学定律：热能转换定律和热传递定律热能转换和热传递的计算：热能守恒定律、热效率计算和热传导方程7.3 教学方法通过示例和练习题来讲解热力学的基本原理和定律引导学生通过实验和观察来验证热力学定律的应用7.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证热力学定律的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对热力学的掌握情况第八章：材料力学性能8.1 教学目标掌握材料的力学性能指标学会分析材料的强度和韧性8.2 教学内容材料的力学性能指标：弹性模量、屈服强度、抗拉强度、韧性等材料的强度分析：应力分析和应变分析材料的韧性分析：冲击试验和断裂力学8.3 教学方法通过示例和练习题来讲解材料的力学性能指标和分析方法引导学生通过实验和观察来验证材料的力学性能8.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证材料的力学性能课后作业：通过练习题来巩固学生对材料力学性能的掌握情况第九章：结构力学基础9.1 教学目标掌握结构力学的基本原理和定律学会计算结构的受力和变形9.2 教学内容结构力学的基本原理：结构的受力分析和平衡方程结构力学定律：梁、板、壳等结构的受力和变形计算结构的受力和变形的计算：内力、位移、应力等9.3 教学方法通过示例和练习题来讲解结构力学的基本原理和定律引导学生通过实验和观察来验证结构力学定律的应用9.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证结构力学定律的应用课后作业：通过练习题来巩固学生对结构力学的掌握情况第十章：工程力学软件应用10.1 教学目标掌握工程力学软件的基本操作和功能学会利用工程力学软件进行力学分析和计算10.2 教学内容工程力学软件的基本操作和功能：有限元分析软件、计算力学软件等利用工程力学软件进行力学分析和计算：模型的建立、网格的划分、加载和求解等工程力学软件的应用实例：结构分析、材料力学分析、动力学分析等10.3 教学方法通过示例和练习题来讲解工程力学软件的基本操作和功能引导学生通过实验和操作来掌握工程力学软件的应用10.4 教学评估课堂演示：通过实验和观察来验证工程力学软件的应用课后作业：通过练习题和实际操作来巩固学生对工程力学软件的掌握情况重点和难点解析1. 章节一、二、三、四和五中，对于工程力学的基本概念和原理的讲解与理解是重点。
工程力学电子教案(第三版)第2章 刚体静力分析基础
图2－9
§2－1 力与力偶
在力偶作用面内任取一点O为矩心(图2－10)， 设点O与力F的距离为x，力偶臂为d，则力偶的两个 力对O点之矩的和为
Mo(F)+ Mo(F′)= －Fx十F′（x+d）=Fd
这一结果与O点的位置无关。
●力矩的单位为N·m或kN·m。
§2－1 力与力偶
2．合力矩定理 设力F1、F2作用于物体上A点，其合力为
FR (图2－7)。任取一点O为矩心，作x轴垂直
OA，并过各力矢端B、C、D作x轴的垂线，设
垂足分别为b、c、d。
图2－7
§2－1 力与力偶
各力对O点之矩分别为 Mo (F1)=－2A△OAB=－OA·Ob Mo (F2)=－2A△OAC=－OA·Oc Mo (FR)=－2A△OAD=－OA·Od
§2－1 力与力偶
(3)只要力偶矩保持不变，力偶可在其作用面 内任意搬移，或者可以同时改变力偶中的力的大小 和力偶臂的长短，力偶对刚体的效应不变。
根据这一性质，力偶除了用其力和力偶臂表示 外(图2－11a)，也可以用力偶矩表示(图2－11b、c)。 图中箭头表示力偶矩的转向，M则表示力偶矩的 大小。
§2－1 力与力偶
根据性质（3），图2－12a与图2－12b是等效 的。于是，力偶M1与M2可合成为一个合力偶(图2 －12c)，其矩为
M=FRd=（F1－F2）d=M1＋M2
图2－12
§2－1 力与力偶
若有n个力偶作用于刚体的某一平面内， 这种力系称为平面力偶系。
采用上面的方法合成，可得一合力偶，
力的运动效应分为移动效应和转动效 应两种。例如，球拍作用于乒乓球上的力 如果不通过球心，则球在向前运动的同时 还绕球心旋转。前者为移动效应，后者为 转动效应。
工程力学(上)电子教案 第十章
第十章质点动力学的基本方程第一、二节动力学的基本定律质点的运动微分方程教学时数：1学时教学目标：1、对质点动力学的基本概念（如惯性、质量等）和动力学基本定律要在物理课程的基础上进一步理解其实质。
2、深刻理解力和速度的关系，能正确地建立质点的运动微分方程。
教学重点：建立质点运动微分方程教学难点：对质点微分方程进行变量变换后再积分的方法教学方法：板书＋PowerPoint教学步骤：一、引言动力学研究物体的机械运动与作用力之间的关系。
动力学中所研究的力学模型是质点和质点系（包括刚体）。
动力学的两类问题：（1）已知物体的运动规律，求作用在物体上的力；（2）已知作用在物体上的力及运动的初始条件，求物体的运动规律。
二、动力学基本定律第一定律（惯性定律）任何质点如不受力作用，则将保持其原来静止的或匀速直线运动的状态不变。
质点保持其原有运动状态不变的属性称为惯性。
事实上，不存在不受力的质点，若作用在质点上的力系为平衡力系，则等效于质点不受力。
该定律表明：力是改变质点运动状态的原因。
第二定律（力与加速度关系定律）质点受力作用时所获得的加速度的大小与作用力的大小成正比，与质点的质量成反比，加速度的方向与力的方向相同。
即： mF a =或F a m=由于上式是推导其它动力学方程的出发点，所以通常称上式为动力学基本方程。
当质点同时受几个力的作用时上式中的F应理解为这些力的合力。
该定律表明：1、力与加速度的关系是瞬时关系，即力在某瞬时对质点运动状态的改变是通过该瞬时确定的加速度表现的。
作用力并不直接决定质点的速度，速度的方向可以完全不同于作用力的方向。
2、若相等的两个力作用在质量不同的两个质点上，则质量越大，加速度越小；质量越小，加速度越大。
这说明：质量越大，保持其原来运动状态的能力越强，即质量越大，惯性也越大。
因此，质量是质点惯性大小的度量。
在重力场中，物体均受重力作用。
物体在重力作用下自由下落所获得的加速度称为重力加速度，用g表示。