工程力学教学课件
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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。
工程力学课件
解析法 1）在直角坐标系下，先求合力的投影
FRx Fix FRy Fiy
2 再求合力的大小： FR FRx 2 FRy 2 （ Fx） ( Fy )2
Fix 2）合力方向为： cos( FR , i ) FR 合力的作用点为力的汇交点.
Fiy cos( FR , j ) FR
或几何上，当有向线段 ab 与 x 轴正向一致，投影 Fx为正，反之为负。 力在坐标轴上的投影等于零的两种情况： 1）力等于零； 2）力与轴垂直，即当
2
F 时， x 0 。
力的分解 F Fx Fy
分力与投 影的关系
Fx Fx i Fy F y j
解：由力偶只能由力偶平衡的性质， 其受力图为
M 0
FAl M1 M 2 M 3 0
解得
M1 M 2 M 3 FA FB 200N l
例2-4
已知: F 1400N,
θ 20 , r 60mm
求: M O (F )
解:直接按定义
MO
F F h F r cos θ
平面任意力系的平衡方程
Fx 0 Fy 0 M O 0
一般式
平面任意力系平衡的解析条件是：所有各力在两 个任选的坐标轴上的投影的代数和分别等于零，以 及各力对于任意一点的矩的代数和也等于零.
平面任意力系的平衡方程另两种形式
Fx 0 二矩式 M A 0 两个取矩点连线，不得与投影轴垂直 M 0 B
第二章 平面力系
§2-1 力在轴上的投影及力对点的矩
一. 力在坐标轴上的投影与力沿轴的分解
FRx Fix FRy Fiy
2 再求合力的大小： FR FRx 2 FRy 2 （ Fx） ( Fy )2
Fix 2）合力方向为： cos( FR , i ) FR 合力的作用点为力的汇交点.
Fiy cos( FR , j ) FR
或几何上，当有向线段 ab 与 x 轴正向一致，投影 Fx为正，反之为负。 力在坐标轴上的投影等于零的两种情况： 1）力等于零； 2）力与轴垂直，即当
2
F 时， x 0 。
力的分解 F Fx Fy
分力与投 影的关系
Fx Fx i Fy F y j
解：由力偶只能由力偶平衡的性质， 其受力图为
M 0
FAl M1 M 2 M 3 0
解得
M1 M 2 M 3 FA FB 200N l
例2-4
已知: F 1400N,
θ 20 , r 60mm
求: M O (F )
解:直接按定义
MO
F F h F r cos θ
平面任意力系的平衡方程
Fx 0 Fy 0 M O 0
一般式
平面任意力系平衡的解析条件是：所有各力在两 个任选的坐标轴上的投影的代数和分别等于零，以 及各力对于任意一点的矩的代数和也等于零.
平面任意力系的平衡方程另两种形式
Fx 0 二矩式 M A 0 两个取矩点连线，不得与投影轴垂直 M 0 B
第二章 平面力系
§2-1 力在轴上的投影及力对点的矩
一. 力在坐标轴上的投影与力沿轴的分解
工程力学ppt课件
工程力学在土木工程中的应用
要点一
结构设计
土木工程中的结构设计需要应用工程 力学原理和方法，对建筑结构进行受 力分析、变形计算和稳定性评估。这 有助于确保土木工程结构的安全性和 稳定性。
要点二
土力学与地基工程
工程力学中的土力学理论和方法为地 基工程提供了支持。通过应用土力学 原理，土木工程师可以更好地理解和 评估地基的承载能力和稳定性，从而 优化地基设计。
工程力学的应用领域
建筑工程
建筑工程中的结构分析、抗震设计和施工过 程中的力学问题等。
航空工程
航空器的空气动力学分析、结构分析和优化 设计等。
机械工程
机械零件的强度、刚度和稳定性分析，以及 机械系统的动力学问题等。
水利工程
水坝、水闸和船闸等水利设施的设计、施工 和运行中的力学问题等。
工程力学的研究对象和方法
工程力学ppt课件
目录
• 工程力学简介 • 静力学基础 • 材料力学 • 动力学基础 • 工程力学在工程实践中的应用 • 工程力学的未来发展趋势和挑战
01
工程力学简介
什么是工程力学
工程力学是研究工程中物质和运动规 律的一门科学，涉及到物体的受力、 变形和运动等方面的知识。
工程力学结合了物理学和数学等多个 学科的知识，为各种工程实践提供基 础理论和解决方法。
载荷分析与校核
载荷分析是机械设计中的重要环节，通过工程力学的方法，设计师可以精确地预测和评估 机器在各种工况下的载荷情况，从而进行零部件的强度校核和优化设计。
摩擦与磨损研究
工程力学也涉及到摩擦与磨损的研究。这为机械设计师提供了关于摩擦、磨损和润滑的机 理和方法，有助于减少机器的摩擦和磨损，提高机器的效率和寿命。
工程力学课件(动能定理)全
由
重力的功只与始、末位置有关，与路径无关。
得
几种常见力的功
2、弹性力的功
弹簧刚度系数k(N/m)
弹性力
弹性力的功为
因
式中
得
即
弹性力的功也与路径无关
3. 定轴转动刚物体上作用力的功
则
若 常量
由
得
从角 转动到角 过程中力 的功为
§13-2 质点和质点系的动能
2、质点系的动能
由
得
取杆平衡位置为零势能位置:
即
3. 机械能守恒定律
由
即:质点系仅在有势力作用下运动时,机械能守恒.此类系统称保守系统
及
得
质点系在势力场中运动,有势力功为
M0
M1
M2
例：已知：重物m=250kg, 以v=0.5m/s匀速下降，钢索 k=3.35× N/m .
求:圆心C无初速度由最低点到达最高点时,O处约束力
解:
得
例 均质杆AB,l, m,初始铅直静止,无摩擦
求：1.B端未脱离墙时,摆至θ角位 置时的 , ,FBx ,FBy
2. B端脱离瞬间的θ１
3.杆着地时的vC及 2
解:(1)
(2) 脱离瞬间时
(3) 脱离后,水平动量守恒,脱离瞬时
例:已知 轮I :r, m1; 轮III :r,m3; 轮II :R=2r, m2;压力角（即齿轮间作用力与图中两圆切线间的夹角）为20度,物块:m;摩擦力不计.
求:O1 O2处的约束力.
其中
解:
利用
其中
研究 I 轮
压力角为
研究物块A
研究II轮
例9：已知,m,R, k, CA=2R为弹簧原长,M为常力偶.
1、质点的动能
重力的功只与始、末位置有关，与路径无关。
得
几种常见力的功
2、弹性力的功
弹簧刚度系数k(N/m)
弹性力
弹性力的功为
因
式中
得
即
弹性力的功也与路径无关
3. 定轴转动刚物体上作用力的功
则
若 常量
由
得
从角 转动到角 过程中力 的功为
§13-2 质点和质点系的动能
2、质点系的动能
由
得
取杆平衡位置为零势能位置:
即
3. 机械能守恒定律
由
即:质点系仅在有势力作用下运动时,机械能守恒.此类系统称保守系统
及
得
质点系在势力场中运动,有势力功为
M0
M1
M2
例：已知：重物m=250kg, 以v=0.5m/s匀速下降，钢索 k=3.35× N/m .
求:圆心C无初速度由最低点到达最高点时,O处约束力
解:
得
例 均质杆AB,l, m,初始铅直静止,无摩擦
求：1.B端未脱离墙时,摆至θ角位 置时的 , ,FBx ,FBy
2. B端脱离瞬间的θ１
3.杆着地时的vC及 2
解:(1)
(2) 脱离瞬间时
(3) 脱离后,水平动量守恒,脱离瞬时
例:已知 轮I :r, m1; 轮III :r,m3; 轮II :R=2r, m2;压力角（即齿轮间作用力与图中两圆切线间的夹角）为20度,物块:m;摩擦力不计.
求:O1 O2处的约束力.
其中
解:
利用
其中
研究 I 轮
压力角为
研究物块A
研究II轮
例9：已知,m,R, k, CA=2R为弹簧原长,M为常力偶.
1、质点的动能
工程力学所有课件
B F C E G D A
B
F C FTD G D A FA
41
FF
§1-4 受力分析和受力图 一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选 研究对象；然后根据已知条件，约束类型结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力：一类是主动力如重力,风力,气体压力
S1 S'1
T
P
P
S2
S'2
8
约束与约束反力
2. 光滑接触面约束
若两物体间的接触处是光滑的，则被约束物体只可沿接触面滑 动，或沿接触面在接触点的公法线方向脱离接触，但不能沿接触 面点的公法线方向压入接触面内。 因此，光滑接触面的约束反力必须通过接触点，沿接触面在该 处的公法线，指向被约束物体，即为“压力”，常用“FN”表示 之。
当物体与约束成尖角接触时，可把尖 角视为半径很小的圆弧，于是约束反力 的方向仍为沿接触处的公法线而指向被 约束物体。
9
约束类型与实例
光滑接触面约束
F
F
F
10
光滑接触面约束
约束类型与实例
F
F
11
§1–3 约束和约束反力
约束类型与实例
光滑接触面约束实例
12
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
1. 柔索的约束
柔软而不可伸长的绳索，称作“柔索”。工 F 程中的钢丝绳、链条和胶带等都可简化为柔索。 TA 柔索的特点是只能受拉，不能受压。所以，柔 FTA 索只能限制物体沿其伸长的方向的运动。 工程中一般不计柔索的自重，所以其约束反 力总是沿着柔索而背离所系物体的方向，即为A 拉力，通常用“FT”表示。 FTA = –FTA ， FTB= –FTB
B
F C FTD G D A FA
41
FF
§1-4 受力分析和受力图 一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选 研究对象；然后根据已知条件，约束类型结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力：一类是主动力如重力,风力,气体压力
S1 S'1
T
P
P
S2
S'2
8
约束与约束反力
2. 光滑接触面约束
若两物体间的接触处是光滑的，则被约束物体只可沿接触面滑 动，或沿接触面在接触点的公法线方向脱离接触，但不能沿接触 面点的公法线方向压入接触面内。 因此，光滑接触面的约束反力必须通过接触点，沿接触面在该 处的公法线，指向被约束物体，即为“压力”，常用“FN”表示 之。
当物体与约束成尖角接触时，可把尖 角视为半径很小的圆弧，于是约束反力 的方向仍为沿接触处的公法线而指向被 约束物体。
9
约束类型与实例
光滑接触面约束
F
F
F
10
光滑接触面约束
约束类型与实例
F
F
11
§1–3 约束和约束反力
约束类型与实例
光滑接触面约束实例
12
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
1. 柔索的约束
柔软而不可伸长的绳索，称作“柔索”。工 F 程中的钢丝绳、链条和胶带等都可简化为柔索。 TA 柔索的特点是只能受拉，不能受压。所以，柔 FTA 索只能限制物体沿其伸长的方向的运动。 工程中一般不计柔索的自重，所以其约束反 力总是沿着柔索而背离所系物体的方向，即为A 拉力，通常用“FT”表示。 FTA = –FTA ， FTB= –FTB
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。
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第十章 组合变形 第十一章 压杆稳定 第十二章 交变应力与疲劳破 坏 第十三章 构件运动学基础 第十四章 合成运动与平面运 动简介 第十五章 构件动力学基础 第十六章 动静法和动能定理
3
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课件子目录1
◆ 课题1–1 ◆ 课题1–2 ◆ 课题1–3 ◆ 课题2–1 系的平衡 ◆ 课题2–2 ◆ 课题3–1 ◆ 课题3–2 力矩 ◆ 课题3–3 ◆ 课题3–4 ◆ 课题4–1 矩 ◆ 课题4–2 用 ◆ 课题4–3 静力学基本概念和公理 约束模型与约束反力 构件的受力图 力的投影 平面汇交力 力矩和平面力偶 平面任意力系平衡方程 固定端约束 均布载荷求 物体系统的平衡 考虑摩擦时构件的平衡 空间力的投影 力对轴之 空间力系平衡方程的应 重心 平面图形的形心 ◆ 课题5–1 杆的内力 ◆ 课题5–2 计算 ◆ 课题5–3 ◆ 课题5–4 ◆ 课题5–5 解法 ◆ 课题6–1 ◆ 课题7–1 ◆ 课题7–2 ◆ 课题7–3 ◆ 课题8–1 ◆ 课题8–2 ◆ 课题8–3 ◆ 课题8–4 ◆ 课题8–5 ◆ 课题8–6 材力概念，轴向拉（压） 拉（压）的应力和强度 拉（压）杆的变形 材料的力学性能 拉（压）静不定问题的
第十二章 （练习38）
第十三章 （练习39～42） 第十四章 （练习43～44）
第七章 （练习22～24）
第八章 （练习25～32）
第十五章 （练习45～46）
第十六章 （练习47～48）
说明： 本习题解答只对练习册中的应用题作了解答，可为教师组织 教学提供参考。习题解答不供学生使用。 返回总目录 6
高职高专“十一五”国家级规划教材《工程力学》配套课件
主编 刘思俊 屈钧利
进入课件
进入附件
前
言
本课件是为高职高专“十一五”国家级规划教材《工程力学（第2版）》 编写的配套教学课件。 本课件与《工程力学（第2版）》（ISBN7-111-09049-7)及其配套教材 《工程力学练习册》(ISBN7-111-19181)共同组成一套精品教材体系，为高 职高专院校的精品课程建设搭建起一个初步平台。可供各高职高专院校、 成人高校机电类、近机类各专业工程力学教学选用。 附件：《工程力学练习册》习题解答，可为教师提供教学参考。 本课件由刘思俊(第一～十二章)、屈钧利（第十三～十六章）共同编 写制作完成。 由于编者水平有限，课件中难免有错误和不妥之处，恳请批评指正。 编者 2006年6月 进入课件
剪切和挤压的实用计算 扭转概念和扭转内力 扭转应力和强度计算 扭转变形和刚度计算 弯曲概念和弯曲内力 剪力图和弯矩图一 剪力图和弯矩图二 弯曲应力和强度计算 组合截面的惯性矩 提高梁弯曲强度的措施
查看子目录2
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4
课件子目录2
◆ 课题8–7 梁的变形和刚度计算 ◆ 课题8–8 简单静不定梁的解法 ◆ 课题9–1 应力状态分析 ◆ 课题9–2 强度理论简介 ◆ 课题10–1 拉、压与弯曲组合变形 ◆ 课题10–2弯、扭组合变形一 ◆ 课题10–3弯、扭组合变形二 ◆ 课题11–1 压杆稳定性和临界应力 ◆ 课题11–2 压杆的稳定性计算 ◆ 课题12–1 交变应力与疲劳破坏 ◆ 课题13–1 动点运动的自然坐标法 ◆ 课题13–2 动点运动的直角坐标法 ◆ 课题13–3 构件的平动和绕定轴转 动 ◆ 课题13–4 转动构件上点的速度、 加速度 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 课题14–1 课题14–2 课题15–1 课题15–2 课题16–1 课题16–2 课题16–3 点的合成运动* 构件的平面运动* 质点动力学基础 构件动力学基础 质点的动静法 动能定理 功率方程和机械效率
课程题目统计 1～4章12 5～12章25 13～16章11 共48
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5
附件： 《工程力学练习册》习题解答
第一章 （练习1～3）
第二章 （练习4～6） 第三章 （练习7～10）
第九章 （练习33）
第十章 （练习34～36） 第十一章 （练习37）
第四章 （练习11～13）
第五章 （练习14～20） 第六章 （练习21）
2 进入附件
工程力学课件总目录
主教材：《工程力学（第2版）》（ISBN7-111-09049-7) 副教材： 《工程力学练习册》(ISBN7-111-1第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
构件静力学基础 力的投影和平面力偶 平面任意力系 空间力系和重心 轴向拉伸与压缩 剪切和挤压 圆轴扭转 梁的弯曲 应力状态和强度理论