工程力学课程总论
《工程力学课程总论》PPT课件
建筑精选课件
19
器航 空 航 天
Space Shuttle Discovery 建筑精选课件
升美 空国
发 现 号 航 天 飞 机
20
海洋石油钻井平台
建筑精选课件
21
大型水利工程设施
长江三峡工程
建筑精选课件
22
人类的灾难
对工程中不满足强度、刚度、稳定性而发生失效 的构件给工农业生产造成巨大的损失，例子不胜 枚举。
桥面结构
建筑精选课件
11
桥高
梁层
建
筑
桥墩
与
大
型
建筑精选课件
12
高速列车
建筑精选课件
13
车头
建筑精选课件
14
车身
建筑精选课件
15
民用航空飞机
建筑精选课件
16
机军 用 飞
苏－27战斗机
建筑精选课件
17
机军 用 飞
幻影－2000 战斗机
建筑精选课件
18
机军 用 飞F－16战斗机 Nhomakorabea建筑精选课件
工程力学
建筑精选课件
1
工程力学课程绪论
工程与工程力学 工程力学的任务
工程力学研究对象 工程力学研究模型 工程力学研究方法
建筑精选课件
2
工程与工程力学
建筑精选课件
3
都江堰
岷江上的大型引水枢纽工程，也是现有世界上历史最长的无坝 引水工程。始建于公元前256～前251年。
建筑精选课件
4
赵州桥(安济桥)
32
赛车结构
为什么赛车结构前细后粗；车轮前小后大？
建筑精选课件
33
日常生活中的工程力学问题
工程力学课程总论PPT课件学习资料
模 型 实际物体的合理抽象与简化; 实际工作状态的合理抽象与简化; 实际问题的合理抽象与简化。
研 究飞机的 运动轨迹时，飞 机可视为质点。
研究卫星运动轨道时,卫星可视为质点；但研究卫星姿态控制时，则不能视为质点。
工作状态的模型－刚体与变形体 研究运动时忽略极小的变形－刚体; 研究物体的变形和内部受力规律时，则必须考虑变形－变形体。
：“哥伦比亚”号航天飞机在返回途中遇难（2003年）
一块轻质泡沫材料 撞击了航 天飞机表面的动到正常运行所需的时间以及所需经历的转数。 已知转台的质量及其分布，当驱动器到达正常运行所需角速度时，驱动马达的功率如何确定?
爆破时烟囱怎样倒塌
为什么赛车结构前细后粗；车轮前小后大？
赛车结构
日常生活中的工程力学问题
日常生活中的工程力学问题
工程力学的任务
1.研究物体在外力作用下的机械运动以及构件的强度、刚度和稳定性，使构件既安全又经济实用的科学。 2.总结工程中的有关力学理论和经验为了工程应用服务而撰写的经典力学知识，是培养学生工程技术素质的专业基础课程。
实验方法 －具体设计的实验验证
飞机静载试验
－现代计算技术与计算机应用。
计算机方法
汽车碰撞
碰撞时气囊与人的相互作用
战斗机的振动模态分析
飞鸟与空中客车机翼相撞
运动中的乒乓球尾流
人造骨骼
轮胎与轮毂
天文望远镜桁架
“ 工程力学走过了从工 程设计的辅助手段到中 心主要手段，不是唱配 角而是唱主角了” 钱学森 1997年9月
问题模型 - 视所研究的问题性质而定
例如，船舶设计中，船体各部分涉及的问题一般各不相同。但在总体设计中可将巨浪中的船体视为两个浪峰上的梁。
0工程力学课程总论
工程力学研究方法
理论分析方法
－ 20 世 纪 初 ， 探 索 新 设 计 、 新结构。
实验方法 －具体设计的实验验证
大型结构实验室
飞机静载试验
计算机方法
－现代计算技术与 计算机应用。
汽车碰撞
碰撞时气囊与人的相互作用
战斗机的振动模态分析
飞鸟与空中客车机翼相撞
运动中的乒乓球尾流
工程力学课程总论
工程与工程力学 面向21世纪的工程力学课程 工程力学研究对象 工程力学研究模型 工程力学研究方法
工程与工程力学
桥梁设计: 选择桥梁的类型（按受力方式） 力分析: 静力学分析 动力学及振动分析 应力分析及尺寸设计 强度、刚度、稳定性校核
梁式桥
洛阳桥，福建泉州，宋1053-1059
• 20世纪以前,在力学知识的积累、 应用和完善的基础上，逐渐形 成和发展起来的蒸汽机、内燃 机、铁路、桥梁、舰船、兵器 等大型工业推动了近代科学技 术和社会的进步。
大型水利工程设施
长江三峡工程
胡弗水坝
高速公路直道与弯道的连接
• 20世纪中，一些高科技及 其在各工业领域的应用与 力学特别是工程力学的指 导密不可分。
赛车结构
为什么赛车结构前细后粗；车轮前小后 大？
–日常生活中的工程力学问题
面向21世纪的 工程力学课程
• 经典内容更加简练
• 引进新的科学技术成果，内容更加丰富
– 新材料－复合材料、聚合物等； – 新概念－失效、寿命等； – 新理论－损伤、混沌等； – 新方法－数值方法、工程力学建模方法。
学科内的综合与学科间的交叉将更加强烈 力学课程的贯通、渗透与综合。 学科间的交叉。
怎样在不同的 时间间隔内通过 测量目标与雷达 之间的距离和雷 达方位角才能准 确地测定目标的 速度和加速度
工程力学课程整体设计
根据教学计划和学生实际情况，合理 安排实验时间、实验顺序和实验人数， 确保每个学生都能充分参与实验并获 得良好的学习效果。
实验安全与注意事项
实验安全
强调实验操作的安全性，遵守实验室 安全规定，正确使用实验设备和器材 ，避免发生意外事故。
注意事项
提醒学生在实验过程中注意观察实验 现象、记录实验数据，保持实验室整 洁，爱护实验设备和器材，以及在实 验结束后按照要求完成实验报告。
。
评估结果反馈
及时反馈
在评估过程中及时向学生反馈评估结果，让 学生了解自己的学习状况和需要改进的地方 。
指导建议
根据评估结果，为学生提供针对性的学习指导建议 ，帮助学生更好地掌握工程力学知识和技能。
促进学习
通过评估结果反馈，激励学生更加努力学习 ，提高学生的学习积极性和主动性。
05
课程资源
教材与参考书
教材
《工程力学基础》
参考书
《工程力学教程》、《工程力学实践》
网络资源
工程力学精品课程网站
提供在线视频教程、课件、习题等资源，方便学生自主学习。
在线论坛和社区
学生可以在这些平台上交流学习心得、讨论问题，提高学习效果。
MOOC平台
如中国大学MOOC、网易云课堂等，提供丰富的工程力学课程资 源，学生可以根据自己的需求选择适合自己的课程。
弹性力学的主要内容包括应力分析、 应变分析、弹性力学基本方程等。
03
实验教学
实验设备与器材
实验设备
包括力学性能试验机、材料试验 机、疲劳试验机等，用于进行各 种力学性能测试。
实验器材
包括试样、夹具、传感器、数据 采集系统等，是实验中必不可少 的辅助工具。
工程力学-总论
工程力学
工程力学总论
工程力学课程的分析方法
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工程力学课程的分析方法
两种不同的理论分析方法 工程力学的实验分析方法 计算机分析方法
工程力学课程的分析方法
两种不同的理论分析方法
工程力学课程的分析方法
பைடு நூலகம்
工程力学中的“工程静力学” 工程力学中的“工程静力学”与“材料力学” 材料力学” 两部分，由于所研究的问题各不相同，分析方法 也因此而异。
工程力学课程内容 及其在工程设计中的作用
强度失效是指构件在外力作用下发生不可 强度失效是指构件在外力作用下发生不可 恢复的塑性变形或发生断裂。 刚度失效是指构件在外力作用下产生过量 刚度失效是指构件在外力作用下产生过量 的弹性变形。 稳定失效是指构件在某种外力（例如轴向 稳定失效是指构件在某种外力（例如轴向 压力）作用下，其平衡形式发生突然转变。
工程力学课程内容 及其在工程设计中的作用
为了完成常规的工程设计任务，需要进行以 下几方面的工作： 分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。 研究在外力作用下构件的内部受力、变形和 失效的规律。 提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性 的设计准则与设计方法。 工程力学课程就是讲授完成这些工作所必需 的基础知识。
工程力学课程的分析方法
工程力学的实验分析方法
工程力学课程的分析方法
工程力学的实验分析方法
工程力学课程的分析方法
工程力学的实验分析方法
工程力学课程的分析方法
工程力学的实验分析方法
测量变形的传感器
硬塑料的物性关系曲线
工程力学课程的分析方法
工程力学的实验分析方法
飞机静载试验
工程力学课程的分析方法
工程力学的研究模型
工程力学课程总论
§1 工程力学课程内容及其作用
工程力学是既与工程又与力学密切相关的科学 涉及的领域相当广泛
包括：机械、建筑、材料、桥梁、水利、电子、 道路、运载工具等各种工业领域
还涉及：生物、国防、体育运动、气象、核能、 计算机技术等现代科学技术领域
《工程力学》
Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen
工程力学中,在不同情况下的研究对象简化不同 在“工程静力学”中——刚体
——认为构件不会变形或变形可以被忽略
在“材料力学”中——变形体 ——认为所有构件在力的作用下都会发生变形
《工程力学》
Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen
三、工程力学的学习方法 工程力学 ——解决实际问题和解习题的方法一个样！ ——解决简单问题和复杂问题的思路一个样！ ——解决生活问题和高科技问题的理论一个样！ 因此： 注重书本学习和课后动手练习并重！ 独立、自主、刻苦、努力—完成作业 抄袭作业 = 补考候选
体育运动
棒球击球
赛车结构
vC
ω
《工程力学》
Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen
§1 工程力学课程内容及其作用
几个概念：
工程构件：泛指机器零、部件、房屋结构元件等 失效（破坏）：构件在外力作用下丧失正常功能 失效的种类：强度失效、刚度失效和稳定失效 强度失效—构件在外力作用下发生不可恢复的塑性 变形或断裂 刚度失效—构件在外力作用下产生过量的弹性变形 稳定失效—构件在某种外力促作用下，其平衡形式 发生突变
(完整word版)工程力学教案
《工程力学》教案2016～2017学年第2 学期学院名称：机械学院授课专业：16级机械全部专业14五年机械全部专业课程名称：工程力学主讲教师：***山东凯文科技职业学院教务处制备注：一、教案和讲稿的区别1．讲稿，所承载的是知识信息。
教案，所承载的是课堂教学的组织管理信息。
2．讲稿的思路形成，受教学过程的知识逻辑支配，而教案的思路形成，受教学过程的管理逻辑支配。
3．讲稿与教案，二者是决定与被决定的关系。
4．在内容上，讲稿涉及的是知识性和能力开发项目，教案涉及的是组织性项目。
5．在表现形式上，讲稿篇幅较长，是课程教学内容和教师个人观点的浓缩或延伸；教案篇幅较短。
二、教学反思所谓教学反思，是指教师对教育教学实践的再认识、再思考，并以此来总结经验教训，进一步提高教育教学水平。
教学反思一直以来是教师提高个人业务水平的一种有效手段，教育上有成就的大家一直非常重视之。
现在很多教师会从自己的教育实践中来反观自己的得失，通过教育案例、教育故事、或教育心得等来提高教学反思的质量。
山东凯文科技职业学院教案首页山东凯文科技职业学院课时教案山东凯文科技职业学院教案附页质点是指具有一定质量而形状与大小可以忽略不计的物体。
4.力系的概念力系是指作用于物体上的一群力。
5.平衡的概念平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或做匀速直线运动。
静力学公理公理一二力平衡公理公理二加减平衡力系公理推论1力的可传性原理公理三力的平行四边形法则推论2三力平衡汇交定理公理四作用与反作用公理在讲公理的过程中涉及到学生高中物理中的部分知识要加以联系，并在讲解的过程中进行推论证明。
40min力的投影1.力在直角坐标轴上的投影2.合力投影定理引导学生通过观察图推导出：cossinxyF FF Fαα==引导学生总结出合力投影定理：121....nx x x nx ixiR F F F F==++=∑121...ny y y ny iyiR F F F Y==+++=∑25min小结静力学是研究物体的平衡问题的科学。
《工程力学》课程教学大纲精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）工程力学课程教学大纲课程名称：工程力学英文名称：Engineering Mechanics课程编码：x4041351学时数：32其中实践学时数：0课外学时数：0学分数：2.0适用专业：环境工程一、课程简介工程力学既是各门后续力学课程的理论基础，又是一门具有完整体系并继续发展着的独立学科，而且在工程中有着广泛的应用。
其教学内容分为两部分：静力学和材料力学。
静力学研究物体在力系作用下的平衡条件，主要包括物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、各种力系的平衡条件及其应用；材料力学研究杆件的强度、刚度和稳定性问题，主要包括应力、应变、变形等基本概念，杆件强度、刚度和稳定性校核所必要的基础知识和计算方法等。
二、课程的性质和教学目标工程力学是环境工程专业的一门专业选修课，该课程的学习可以帮助学生理解力学的基本概念和基本定律，掌握工程力学的基础知识和基本理论以及处理工程力学问题的基本方法，同时可以有效培养学生逻辑思维能力，促进学生综合素质的全面提高。
三、教学目标与毕业要求关系表四、课程教学内容、基本要求、重点和难点静力学部分：（一）静力学的基本概念、受力图了解力和刚体的概念，掌握静力学公理；熟练进行物体的受力分析，画受力图。
重点：物体的受力分析；难点：画受力图。
（二）平面汇交力系了解工程中的平面汇交力系，掌握平面汇交力系平衡方程，平面汇交力系合成。
重点和难点：列平面汇交力系平衡方程。
（三）力矩平面力偶系理解力对点之矩、力偶对力偶矩，平面力偶的合成与平衡问题；掌握力偶的等效。
重点：平面力偶的合成与平衡问题；难点：列平衡方程。
（四）平面一般力系了解工程中的一般力系问题；理解力线平移定理，平面一般力系向一点简化，主矢和主矩，掌握利用平衡方程进行计算的方法。
重点：列平衡方程；难点：物体系平衡问题。
（五）空间力系了解工程中的空间力系问题；理解力在空间坐标轴上的投影，力对轴之矩；掌握列空间力系的平衡方程求解未知的约束反力方法。
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
工程力学课程绪论
02
工程力学的基本概念
力的概念
总结词
力的概念是工程力学中的基本概念之 一，是指物体之间的相互作用。
详细描述
力是一个矢量，具有大小和方向两个 基本属性。在工程力学中，力的大小 是指作用在物体上的力的大小，力的 方向是指力作用的方向。
刚体的概念
研究刚体在力作用下的平 衡问题，包括力的平衡和 力矩平衡。
刚体的动力学分析
研究刚体在力作用下的运 动规律，包括速度、加速 度和动量等。
刚体的弹性分析
研究刚体在力作用下的弹 性变形问题，包括应力、 应变和弹性模量等。
运动的分析方法
牛顿运动定律
根据牛顿运动定律，分析物体的运动 规律，包括加速度、速度和位移等。
动量定理和动量守恒
角动量定理和角动量守恒
根据角动量定理和角动量守恒定律， 分析物体的角动量变化和系统角动量 守恒问题。
根据动量定理和动量守恒定律，分析 物体的动量变化和系统动量守恒问题。
05
工程力学的应用实例
桥梁工程中的力学问题
总结词
桥梁稳定性、抗风与抗震能力
详细描述
在桥梁工程中，工程力学提供了对桥梁结构 稳定性和安全性的分析方法。通过研究桥梁 在不同外力作用下的响应，工程师可以评估 其抗风和抗震能力，确保桥梁在各种自然灾 害下的安全性能。
04
工程力学的分析方法
力的分析方法
01
02
03
力的平衡分析
通过力的平衡原理，确定 物体在静止或匀速直线运 动状态下的受力情况。力情况。
力的分解与合成
将一个力分解为多个分力， 或将多个力合成一个力， 以便于分析计算。
刚体的分析方法
(完整)《工程力学》课程
课程标准专业层次:课程性质：必修课计划学时： 72单位：机电汽车工程学院安徽文达信息工程学院二○一七年六月工程力学二、课程概述(一）课程性质地位该课程是四年制本科专业基础课程。
工程力学涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容.通过对《工程力学》的学习，学生可以掌握如何对处于静定平衡状态的物体进行静力分析和对构件进行强度、刚度和稳定性的分析。
这门课以《高等数学》、《大学物理》为基础，也是进一步学习《机械原理》、《机械设计》等其它专业课程的基础。
《工程力学》课程在机械设计专业人才培养计划中占有举足轻重的地位，是衔接基础课程与专业课程的纽带。
（二）课程基本理念1、指导思想以学院“人才培养方案"为依据，以培养“基础扎实、专业面宽、重应用、强素质”的应用型人才为出发点，遵循技术应用型本科生成才规律,树立专业指向、能力本位、个性发展理念，突出学生主体地位，运用所学的工程力学知识来发现、分析和处理实际问题。
2、基本原则以机械设计专业就业岗位需求为目标，遵循认知规律，采用理论和实践相结合的教学方式，深入浅出，发挥学生主体意识，提高教学效果，在获得机械设计专业所需要的工程力学知识的同时,增强能力、提高素质。
（三）课程设计思路1、框架设计以本课程的基本理念为指导，按照专业基础实用的原则进行课程设计,以工程力学的基本概念和基本公理为基础，对工程构件进行受力分析和强度校核，通过实验操作巩固理论知识。
2、内容安排本课程共分三大模块：静力学；材料力学；运动学与动力学.第一模块分两大任务：静力学基本概念和力系。
第二模块设一大任务，两条线索，一是载荷作用方式，二是外力-内力-内力图—应力—强度条件及应用。
本模块设有3个实验，安排六个课时，通过实验引出相关内容.第三模块主要引导学生自学。
3、学时分配本课程教学课时共72学时，4.5学分，其中理论教学66学时，实践教学6学时，教学安排在第3学期。
4、教学实施课堂教学要确保教学大纲的教学要求和教学内容的完成.为了加强基础知识的教学,必须在教学中突出重点、抓住关键，解决难点。
2019工程力学课程总论
2019年11月30日星期
14
六
构件分类
板 壳
杆 件
2019年11月30日星期
15
六
强度:
杆件在外载作用下，抵抗断裂 或过量塑性变形的能力。
刚度:
杆件在外载作用下， 抵抗弹性变形的能力。
稳定性:
杆件在压力外载作用下， 保持其原有平衡状态的能力。
2019年11月30日星期
16
六
(1)强度：构件的抗破坏能力
2019年11月30日星期
17
六
2019年11月30日星期
18
六
(2)刚度：构件的抗变形能力
2019年11月30日星期
19
六
2019年11月30日星期
20
六
(3)稳定性: 构件保持原有平衡状态的能力
2019年11月30日星期
21
六
2019年11月30日星期
22
六
六、工程力学的研究方法
• 1.理论分析方法 • 2.实验分析方法 • 3.数值分析方法
37
六
现代加工机械
机械手的运动
2019年11月30日星期
38
六
“ 工程力学走过了从工
程设计的辅助手段到中
心主要手段的过程，不是 唱配角而是唱主角了。”
钱学森 2019年9月
授课方式：
讲授、讨论相结合
要求：
认真听课，积极讨论 课前预习，完成作业
2019年11月30日星期
40
六
考试方式：
半开卷：可以把公式写在一张A4纸上 ，带入考场。
(2)运动学：研究物体运动的几何性质，而不研究引起 物体运动原因。
2019年11月30日星期
工程力学教案 (详细讲稿)
理论力学教案1本次讲稿第一章绪论第一节工程力学的研究对象建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。
结构是由若干构件按一定方式组合而成的。
组成结构的各单独部分称为构件。
例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和横梁组成的刚架结构，如图1－1a所示；单层厂房结构由屋顶、楼板和吊车梁、柱等构件组成，如图1－1b所示。
结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不会发生改变。
图1－1ab结构按其几何特征分为三种类型：（1）杆系结构：由杆件组成的结构。
杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。
（2）薄壁结构：由薄板或薄壳组成。
薄板或薄壳的几何特征是其厚度远远小于另两个方向的尺寸。
（3）实体结构：由块体构成。
其几何特征是三个方向的尺寸基本为同一数量级。
工程力学的研究对象主要是杆系结构。
第二节工程力学的研究内容和任务工程力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载的作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。
研究平面杆系结构的计算原理和方法，为结构设计合理的形式，其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。
进行结构设计时，要求在受力分析基础上，进行结构的几何组成分析，使各构件按一定的规律组成结构，以确保在荷载的作用下结构几何形状不发生发变。
结构正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求。
强度是指抵抗破坏的能力。
满足强度要求就是要求结构的构件在正常工作时不发生破坏。
刚度是指抵抗变形的能力。
满足刚度要求就是要求结构的构件在正常工作时产生的变形不超过允许范围。
稳定性是指结构或构件保持原有的平衡状态的能力。
满足稳定性要求就是要求结构的构件在正常工作时不突然改变原有平衡状态，以免因变形过大而破坏。
按教学要求，工程力学主要研究以下几个部分的内容。
（1）静力学基础。
这是工程力学的重要基础理论。
包括物体的受力分析、力系的简化与平衡等刚体静力学基础理论。
（2）杆件的承载能力计算。
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2.失效：工程构件在外力作用下丧失正常功能的现 象称为失效或破坏。
在工程力学范畴内的失效通常可分为三类： 强度失效、刚度失效和稳定失效。
强度失效是指构件在外力作用下发生不可恢复
的塑性变形或发生断裂。
F
F
F
F
钢筋
工学院力学系
美国纽约马尔克大桥于1940年11月7日因风力 引起的振动而产生断裂破坏。
软塑料的物性关系曲线
工学院力学系
验装置
工学院力学系
3.计算机分析方法 汽车碰撞
工学院力学系
兔子股骨的受 力分析
工学院力学系
钢结构接头的应力分析
工学院力学系
工学院力学系
3.构件在荷载作用下正常工作应满足的要求。
构件必须具有足够的强度
所谓强度是指构件受力后不能发生断裂 或产生不可恢复的变形的能力。
构件必须具有足够的刚度
所谓刚度是指构件受力后不能发生超过 工程允许的弹性变形的能力。
构件必须具有足够稳定性
所谓稳定性是指构件在压缩载荷的作用下， 保持平衡形式不能发生突然转变的能力。
工学院力学系
§2 工程力学主要内容与分析模型 2-1 工程力学的主要内容
一.力学 力学是研究物体机械运动规律的科学。
所阐述的规律带有普遍性，是一门基础科学。 直接服务于工程,又是一门技术科学。 是各技术工程学科的重要理论基础， 是沟通自然科学基础理论与工程实践的桥梁。
工学院力学系
二.工程力学
将力学原理应用于工程实际的科学。
工学院力学系
汽车碰撞试验
工学院力学系
建 筑 物 控 制 爆 破
工学院力学系
雷达确定目标方位
怎样在不同的时间间隔 内通过测量目标与雷达之 间的距离和雷达方位角才 能准确地测定目标的速度 和加速度。
工学院力学系
击球时击球 员的手握在何处 所受的撞击力最 小？
工学院力学系
v1
F1 v2
棒球在被球棒击打 后，其速度的大小 和方向发生了变化。 如果已知这种变化 即可确定球与棒的 相互作用力。
其目的是： 了解工程系统的性态 并为其设计提供合理的规则。
机械、结构等
受力如何？ 如何运动？ 如何变形？破坏？ 如何控制设计？
性态 规则
工学院力学系
工程力学
理论力学： 研究质点系机械运动一般规律。 静力学、运动学和动力学
材料力学：研究杆状构件的强度，刚度和稳 定性 。
工学院力学系
三.基本概念
1.构件: 组成结构物和机械的最基本的部件。
思路：
变 平面假定 应 变 物理关系 应 力
形
分布
分布
静力方程 应力公式
工学院力学系
注意
需要指出的是，静力学中所采用的某些原理和 方法在材料力学中分析变形问题时是不适用的。
F 作用在刚性圆环上的两个力，
可以沿着二者的作用线任意移
F
动，对刚性圆环的平衡没有任
何影响。
FF
F
F
作用在弹性圆环上的一对力，
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4.材料力学的任务 在满足强度、刚度和稳定性要求的同时，须尽
可能合理选用材料和降低材料消耗量，以节约投资。
为了完成常规的工程设计任务，需要进行以下几方 面的工作：
分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。
研究在外力作用下构件的内部受力、变形和 失效的规律。
提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定 性的设计准则与设计方法。
建于1056年
早期建筑的特点:
高度低， 跨度小，承载能力 低，材料为砖石和木材。
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现代建筑的特点:
高度高， 跨度大，承载能力 高，材料为钢筋混泥土和钢材。
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垮塌前的大桥
垮塌后的大桥
1999年1月4 日，我国某市 的一座大桥发 生垮塌，造成：
40人死亡； 14人受伤； 直接经济损失631万元。
工程力学
9/16/2012
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绪论
§1 工程力学与工程密切相关 §2 工程力学的主要内容与分析模型 §3 工程力学的分析方法
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§1 工程力学与工程密切相关
赵州桥(石拱桥)595-605年建，充分利用石 料的抗压缩强度好的特性。
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早期筒体结构建筑
应
比萨斜塔
县 木
塔
建于1173－1370年
综合性与研究性实验， 一方面，研究工程 力学的基本理论应用于实际问题时的正确性与适 用范围;另一方面，研究一些基本理论问题难以解 决的实际问题，通过实验建立合适的简化模型， 为理论分析提供必要的基础。
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材料试验机
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测量变形的传感器
硬塑料的物性关系曲线
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测量变形的传感器
F
如果沿着作用线移动，这时虽
F 然对圆环的整体平衡没有影响，
但对于物体变形的影响却是非
常明显的。
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3-2 工程力学的实验分析方法
工程力学的实验分析方法大致可以分为以下几种类型： 基本力学量的测定实验，包括位移、速度、
加速度、角速度、角加速度、频率等等的测定。
材料的力学性能实验，通过试验机测定不同材 料的弹性常数(例如杨氏模量)、材料的物性关系。
等截面直杆 变截面直杆
曲杆
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§3 工程力学的研究方法
3-1 两种不同的理论分析方法
在静力学中，其分析研究的对象是刚体，所 要研究的问题是确定构件的受力，所采用的方法 是平衡的方法。
思路：
受力分析
力系的简化
力系的平衡条件
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在材料力学中，其研究对象是变形体，在外力作 用下，会产生什么样的变形、什么样的内力，这些变 形和内力对构件的正常工作又会产生什么样的影响。 因此，在这一类问题中，重要的是学会分析变形，分 析内力和应力。井应用于解决工程设计中的强度、刚 度和稳定问题。
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塑形变形示例
荷载未作用时
F
荷载作用下
荷载去除后
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塑形变形示例
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刚度失效是指构件在外力作用下产生的变形超
过工程允许的范围。
弹性变形示例
荷载未作用时 F
荷载作用下
荷载去除后
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弹性变形示例
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稳定失效是指构件在某种外力作用下，其平衡
形式发生突然转变。
小球平衡的三种状态
稳定平衡
随遇平衡
不稳定平衡
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FF<FF<pcFr pcr
F=Fpcr
F F>Fpcr
直线形状平衡 稳定的
临界状态
直线形状平衡 不稳定的
当压缩载荷大于一定的数值时，在任意微小的外界 扰动下，压杆都要由稳定平衡状态转变为不平衡的平 衡状态，这一破坏形式称为稳定失效。
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工程力学课程就是讲授完成这些工作所必需的基础知识。
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2-2 工程力学的两种分析模型
1.变形体：力的作用下产生变形的物体 2.刚体：力的作用下不产生变形的物体
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材料力学的研究对象
材料力学的研 究对象
杆
板
壳
块
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杆件的几何特征
等截面杆 直杆
横截面
轴线
形心
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杆件